一种无人机采样控制方法、控制器及其系统转让专利
申请号 : CN202110166449.5
文献号 : CN113050667B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 刘娜 , 吴家龙 , 苏少青 , 王礼强 , 王多栋 , 杨远光 , 付浩 , 张鸿辉 , 李霞 , 张恒
申请人 : 广东国地规划科技股份有限公司 , 广东省土地开发整治中心(广东省国土资源厅不动产登记中心)
摘要 :
权利要求 :
1.一种无人机采样控制方法,其特征在于,包括:接收用户发送的第一下降指令后,控制连接装置下降,以使采样平台下降;具体为:接收用户发送的第一下降指令后,计算当前时刻所述采样平台的标靶图像的角度数据及像素位置,并根据单目测距原理计算出采样平台与预设目标位置的距离,以使所述采样平台按所述距离下降;其中,无人机通过所述连接装置与所述采样平台连接;
接收用户发送的第一移动指令后,根据所述采样平台的标靶图像数据,读取所述采样平台的方向数据;
发送所述第一移动指令和所述方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第一移动指令和所述方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行采样。
2.根据权利要求1所述的无人机采样控制方法,其特征在于,在发送所述第一移动指令和所述方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第一移动指令和所述方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行采样之后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制所述连接装置上升,以使所述采样平台上升;
接收用户发送的第二移动指令后,根据所述采样平台的标靶图像数据,读取所述采样平台的第二方向数据;
发送所述第二移动指令和所述第二方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第二移动指令和所述第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收位置。
3.一种控制器,其特征在于,所述控制器设置在无人机上;所述控制器包括:下降控制模块、标靶数据模块和解析控制模块;
其中,所述下降控制模块用于接收用户发送的第一下降指令后,控制连接装置下降,以使采样平台下降;其中,无人机通过所述连接装置与所述采样平台连接;
所述下降控制模块还包括下降距离计算模块:所述下降距离计算模块用于接收用户发送的第一下降指令后,计算当前时刻所述采样平台的标靶图像的角度数据及像素位置,并根据单目测距原理计算出采样平台与预设目标位置的距离,以使所述采样平台按所述距离下降;
所述标靶数据模块用于接收用户发送的第一移动指令后,根据所述采样平台的标靶图像数据,读取所述采样平台的方向数据;
所述解析控制模块用于发送所述第一移动指令和所述方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第一移动指令和所述方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行采样。
4.根据权利要求3所述的控制器,其特征在于,在发送所述第一移动指令和所述方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第一移动指令和所述方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行采样之后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制所述连接装置上升,以使所述采样平台上升;
接收用户发送的第二移动指令后,根据所述采样平台的标靶图像数据,读取所述采样平台的第二方向数据;
发送所述第二移动指令和所述第二方向数据到所述采样平台,以使所述采样平台根据所述第二移动指令和所述第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收位置。
5.一种无人机采样系统,其特征在于,所述无人机采样系统包括:无人机、连接装置和采样平台;其中,所述无人机上设置有如权利要求3至4任一项所述的控制器。
6.根据权利要求5所述的无人机采样系统,其特征在于,所述无人机设置有直流电机和第一相机;所述连接装置设置有张力监测装置;所述采样平台设置有标靶、若干个超声测距模块和若干第二相机。
说明书 :
一种无人机采样控制方法、控制器及其系统
技术领域
背景技术
指挥等多个重要领域。
装置两种方式。其中,采用机械臂方式采样控制具有精度高的优势,但需要无人机近距离靠
近采样目标,而在复杂环境下,无人机容易与周围物体发生触碰,容易造成无人机坠落或损
坏。同时,采用悬挂采样装置方式,虽然无人机不必靠近目标,但是悬挂装置受环境影响,容
易摆动旋转,当取样点上方存在障碍物的时候,采样装置很难躲避,容易发生缠绕,从而造
成无人机被困,甚至掉落。
发明内容
精确的生态环境样本采样。
进行采样。
的采样点位置进行采样之后,还包括:
采样平台回收位置。
所述采样平台按所述距离下降。
动到预设的采样点位置进行采样。
的采样点位置进行采样之后,还包括:
采样平台回收位置。
预设目标位置的距离,以使所述采样平台按所述距离下降。
置与采样平台连接;接收用户发送的第一移动指令后,根据采样平台的标靶图像数据,读取
采样平台的方向数据;发送第一移动指令和方向数据到采样平台,以使采样平台根据第一
移动指令和方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行采样。通
过采样平台实现灵活控制的方式,使得无人机控制采样过程中,可以实现在复杂环境下安
全取样,即保证了取样设备的安全,又实现了高精度采样。
后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制连接装置上升,以使采样平台上升;
接收用户发送的第二移动指令后,根据采样平台的标靶图像数据,读取采样平台的第二方
向数据;发送第二移动指令和第二方向数据到采样平台,以使采样平台根据第二移动指令
和第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收位置。通过本
实施例,可以控制平台灵活的避开障碍物,顺利的回到回收点位置,更进一步的提高整个采
样平台控制的稳定性。
附图说明
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
根据周围情况选择悬停在离采样点附近较高的地方,在接收到用户发送的放绳信号后,通
过放绳控制器,同时在下视相机图像中设定采样平台的目标像素点坐标,并从下视摄像头
读取采样平台的图像,识别图像中的十字靶标,计算出靶标的方向及图像中的像素位置,并
根据单目测距原理估算出采样平台的距离,并根据距离开始下降采样平台。同时,收放绳控
制器控制多旋翼飞行器和采样台之间连接绳子的长度,来实现采样平台的上升和下降。放
绳控制器比较位置控制器读取的采样台距离和从采样台遥控控制器设定的距离,判定是收
绳还是放绳,协助采样台保持在设定位置。同时配有拉力传感器,当拉力过小时,立刻卷绕
绳子,防止绳子过长和采样平台螺旋发生缠绕,只有拉力不小于最小拉力时才会放绳通过
这种方式,可以更准确的定位到绳索下放位置。
靶图像的角度数据及像素位置,并根据单目测距原理计算出采样平台与预设目标位置的距
离,以使采样平台按距离下降。
像中的十字靶标,计算出靶标的方向及图像中的像素位置,并根据单目测距原理估算出采
样平台的距离。根据计算出的距离,可以判断距离采样点水平面或障碍物避让路线的最佳
高度,并根据高度即可准确控制采样平台的下降位置。
员发出的指令后,首先从位置控制器读取十字靶标的角度,然后将水平或垂直移动指令和
靶标角度发送给采样台姿态控制系统。通过这种方式,可以实时修正采样平台的位置,可以
控制采用平台按标靶角度和运动距离进行移动,增加了采样平台的灵活性。
统。姿态控制系统根据靶标角度和移动指令,解算出实际移动方向,并执行移动命令。识别
标靶方向,即可定位采样平台的方向,根据图像处理,根据成像的像素区域映射到实际环境
的真实距离,从而计算出移动指令和方向的实际移动距离。此外,无人机可依据按重新设定
的移动点和当前标靶方向,计算出图像像素距离,进而使得采样平台进行移动。当采样平台
移动到采样点后,即可自动实现采样过程。通过本实施例方式,可以精准控制无人机的移动
方位,从图像中即可设定采样装置的移动路线,增加了采样的准确性和灵活度。
置进行采样之后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制连接装置上升,以使
采样平台上升;接收用户发送的第二移动指令后,根据采样平台的标靶图像数据,读取采样
平台的第二方向数据;发送第二移动指令和第二方向数据到采样平台,以使采样平台根据
第二移动指令和第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收
位置。
台的图像,识别图像中的十字靶标,计算出靶标的方向及图像中的像素位置,并根据单目测
距原理估算出采样平台的距离。根据计算出的距离,可以判断距离采样点水平面或障碍物
避让路线的最佳高度,并根据高度即可准确控制采样平台的上升位置。此外,在上升过程
中,还可以持续解释移动指令,使得采样平台可以控制上升时期的位置,以灵活避开障碍
物,使得采样后的回收过程效率得到提高。
模块203;本实施例更详细的各步骤说明可以但不限于参见上述实施例的说明。
采样。
之后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制连接装置上升,以使采样平台上
升;接收用户发送的第二移动指令后,根据采样平台的标靶图像数据,读取采样平台的第二
方向数据;发送第二移动指令和第二方向数据到采样平台,以使采样平台根据第二移动指
令和第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收位置。
位置,并根据单目测距原理计算出采样平台与预设目标位置的距离,以使采样平台按距离
下降。
采样系统包括:无人机301、连接装置302和采样平台303;其中,所述无人机上设置有如上述
的控制器;本实施例更详细的各步骤说明可以但不限于参见上述实施例的说明。
的采样方位,实现高效稳定的无人机控制,以进行无人机精准采样。
若干第二相机。
制绳索的升降。下视相机2持续拍摄包括圆形标靶5在内的图像。采样平台优选设置有圆形
标靶5、垂直方向螺旋桨6、若干个超声测距模块、若干下视摄像头、水平方向螺旋桨7和采样
装置安装平台8。圆形标靶5提供方向指示。垂直方向螺旋桨6和水平方向螺旋桨7使得采样
平台亦可进行独立移动,增加采样过程的控制灵活性。连接装置具有张力监测装置,防止连
接装置或连接线过于松弛,从而避免与马达或螺旋桨发生缠绕。此外,连接装置还设置有紧
急剪线器,在采样平台被困住无法摆脱时,剪断绳索以保障无人机安全。采样平台下方多个
下视摄像头进行摄影,并将多个下视摄像头所拍摄的图像和无人机上的下视摄像头所拍摄
的图像进行融合,形成一张具有透视采样平台的图像,避免采样平台遮挡视线。采样平台水
平方向和下方安装超声测距模块,并将测量距离反馈给无人机,辅助操作员避障和控制采
样平台保持与下方采样点的安全距离。
过连接装置与采样平台连接;接收用户发送的第一移动指令后,根据采样平台的标靶图像
数据,读取采样平台的方向数据;发送第一移动指令和方向数据到采样平台,以使采样平台
根据第一移动指令和方向数据解析的实际移动方向和距离,移动到预设的采样点位置进行
采样。通过采样平台实现灵活控制的方式,使得无人机控制采样过程中,可以实现在复杂环
境下安全取样,即保证了取样设备的安全,并实现了高精度采样。
后,还包括:接收用户发送的第一采样完毕指令后,控制连接装置上升,以使采样平台上升;
接收用户发送的第二移动指令后,根据采样平台的标靶图像数据,读取采样平台的第二方
向数据;发送第二移动指令和第二方向数据到采样平台,以使采样平台根据第二移动指令
和第二方向数据解析的实际移动方向和距离,并移动到预设的采样平台回收位置。通过本
实施例,可以控制平台灵活的避开障碍物,顺利的回到回收点位置,更进一步的提高整个采
样过程控制的稳定性。
本发明的保护范围。