CN119472767A 系留无人机的定点降落控制方法、系统、介质及电子设备 （北京大工科技有限公司）

一种系留无人机的定点降落控制方法、系2基于所述相对位置和所述相对速度确定所述无人机获取所述无人机当前所处环境的风场参数，基于所述风场按照所述降落飞行轨迹控制所述无人机降落至所述目标降落区基于所述无人机的GPS位置信息和所述降落车辆的GPS位置信息，获取设置在所述无人机的系留绳上的多个空间位置传感将所述相对位置投影到水平面和垂直面，得到水平相对位置和垂直所述相对速度分解为水平相对速度和垂直相将所述目标速度矢量和所述目标姿态角组合生成所述根据所述边界信息构建所述降落标识周围的获取所述无人机的系留绳的当前形变状态，并计算所述系留绳在将所述安全缓冲区和所述预测摆动范围的重叠区域确定为目标获取设置在所述无人机的系留绳上不同高度位置处的位移3将所述预估降落时长划分为多个时间间隔，在各所述时间间隔内以所述目标降落区域的中心为终点，采用贝塞尔曲线生成初始降落轨迹的控制点序根据各所述时间间隔的位置偏移量，对所述控制点序列进行位置补偿结合所述补偿控制点以及所述无人机的系留绳的最大张紧力约实时监测所述无人机的系留绳的张力值和所述系留状态参数获取模块，用于当接收到无人机的降落请求时，获取所述无飞行参数确定模块，用于基于所述相对位置和所述相对降落轨迹生成模块，用于获取所述无人机当前所处环境的控制降落模块，用于按照所述降落飞行轨迹控制所述无人机降落至所述目标降落区所述指令适用于由处理器加载并执行如权利要求1_7任意一项4[0003]在系留无人机的实际应用中，降落阶段是整个飞行过程中最为关键的环节之基于所述相对位置和所述相对速度确定所述无人机按照所述降落飞行轨迹控制所述无人机降落至所述目标降落区[0006]通过采用上述技术方案，通过获取无人机相对于降落车辆的相对位置和相对速[0007]在本申请的第二方面提供了一种系留无人机的定点降落控制系统，所述系统包5了无人机降落过程中的运动约束和目标位置；再通过获取无人机当前所处环境的风场参6[0018]无人机在本申请实施例中是指通过系留绳与地面降落车辆相连接的多旋翼飞行[0020]相对位置在本申请实施例中是指无人机相对于降落车辆降落平台的三维空间位平方向和垂直方向的速度分量，该速度信息反映了无人机与降落车辆之间的相对运动状7当前的经纬度坐标和海拔高度，同时降落车辆上的GPS接收模块也能获取车辆的实时位置[0027]具体的，由于GPS信号在实际环境中会受到多路径效应、电离层延迟等因素的影留绳空间形变模型以校正无人机的相对位置。将系留绳简化为由多个微元段构成的柔性到能够准确描述系留绳实际空间形态的空间形系与之前通过GPS获得的初始相对位置进行比对和融合，采用加权平均的方式对初始相对8[0035]目标飞行参数在本申请实施例中是指无人机在降落过程中需要遵循的一组飞行步骤201：将相对位置投影到水平面和垂直面，得到水平相对位置和垂直相对位这种基于运动学方程的时间裕度计算方法，既考虑了当前运动状态，又确保了运动过程的9[0044]具体的，基于该基准时间裕度，控制系统生成目标速度矢量，其水平分量vx_target和vy_target分别等于水平相对位置的x和y分量除以基准时间裕度，垂直分量vz_仰角θ通过目标速度矢量在垂直面上的投影计算得到θ=arctan(vz_target/sqrt(vx_target俯仰角θ和横滚角φ转换为四元数表示形式，将转换后的速度分量和姿态四元数按照预设人机逐渐降低飞行高度（例如降至50米以下当机载相机能够捕获并识别地面降落标识像平面和三维空间之间的对应关系。基于已知的相机内参矩阵和畸变系数，使用PnP标系的旋转矩阵R和平移向量t。将旋转矩阵分解为欧拉角表示形式，即可得到降落标识在用RANSAC算法剔除外点，并使用扩展卡尔曼滤波器对连续帧间的姿态估计结果进行平滑处微元段，首先计算其形变量Δs，即微元段在受力状态下的形状与无负载状态下形状的差流中受到的风载荷主要包括法向阻力Fn和切向阻力Ft，通过建立微元段的力平衡方程组，1到n其对应的控制点Pi的坐标通过如下参数(x2,y2,z2)为贝塞尔曲线的两个中间控制点，初始位置分别设置在起点和终点之间的1/3的风场条件，估算该时间间隔内无人机在风力作用下的位置偏移量ΔPi=(Δxi,Δyi,Δ允许范围内：首先计算单位方向向量ui=(Pi'_A)/di，然后将控制点投影到以系留点为中[0073]具体的，将规划的降落飞行轨迹离散化为一系列期望位置点Pd(t)=(xd(t),yd际控制指令ac(t)=ad(t)+Δa(t)。控制系统将加速度指令ac(t)转换为无人机的姿态角指[0075]请参见图2，为本申请实施例提供的一种系留无人机的定点降落控制系统的模块获取设置在所述无人机的系留绳上的多个空间位置传感将所述目标速度矢量和所述目标姿态角组合生成所述根据所述边界信息构建所述降落标识周围的将所述安全缓冲区和所述预测摆动范围的重叠区域确定为目标结合所述补偿控制点以及所述无人机的系留绳的最大张紧力约束进行轨迹平滑，Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器301可集成中央处理器（Central只读存储器（Read_OnlyMemory）。可选的，该存储器305包括非瞬时性计算机可读介质可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功个方法实施例中涉及的数据等。存储器305可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连对现有技术做出贡献的部分或者该技术方