一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法、装置以及介质与流程

本申请涉及控制器设计领域，特别是涉及一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法、装置以及介质。

背景技术：

1、飞机自主着陆是实现飞机全包线自主飞行的前提，它是飞机飞行过程中十分重要的阶段，也是最复杂的飞行阶段。具有完全自主着陆能力的飞机降低了对地面着陆辅助设备的要求，故其比普通飞机更能适应各种复杂环境，保证高精度的自主导航是飞机自主着陆的前提。由于实际场景中可能存在电磁干扰严重的情况，导致全球卫星导航系统(globalnavigation satellite system，gnss)系统失效，因此可使用基于视觉信息实现飞机自主着陆，目前的研究中主要侧重于研究如何根据视觉信息获取飞机的位置及姿态信息，通过采用合作目标识别、双/多目视觉，并利用霍夫变换检测跑道边界线，通过图像和地面之间的线的对应关系，求出飞机的位置及姿态信息，进而控制飞机自主着陆。

2、但是，当前方案基于视觉信息得到的位置及姿态信息需要通过较复杂的运算，运算量大，且基于视觉信息得到的位姿信号在远距离时准确度较低，因此只适用于近距离场景。但飞机实际进场距离几乎都大于8km，因此飞机下滑过程中较远距离的前半段缺少导航信息引导，难以使飞机准确地在下滑道下滑，导致当前方案实际使用效果较差。

3、由此可见，如何在整个下滑过程实现飞机精准地自主着陆，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法、装置以及介质，以解决目前飞机自主着陆时无法精准地在整个标准下滑道下滑的问题。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法，包括：

3、通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息；

4、根据由惯导系统获得的飞机姿态信息对所述像素信息进行处理以得到消除姿态影响的实时像素；

5、比较所述实时像素以及理想像素得到像素差；其中，所述理想像素对应飞机在理想轨迹下得到的目标着陆点像素值；

6、根据所述像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑。

7、优选地，飞机的所述控制器包括纵向控制器以及横向控制器，所述像素差包括纵向像素差以及横向像素差。

8、优选地，采用纵向控制器根据所述纵向像素差对飞机进行纵向控制包括：

9、采用pid控制器处理所述纵向像素差，并获取飞机的理想下沉率与实际下沉率之差；

10、根据处理后的所述纵向像素差以及理想下沉率与实际下沉率之差得到纵向自动控制指令；

11、根据所述纵向自动控制指令对飞机进行纵向控制。

12、优选地，采用横向控制器根据所述横向像素差对飞机进行横向控制包括：

13、采用自抗扰控制器处理所述横向像素差以及跑道航向与飞机航迹角之差；

14、根据处理后的所述横向像素差以及跑道航向与飞机航迹角之差得到横向自动控制指令；

15、根据所述横向自动控制指令对飞机进行横向控制。

16、优选地，所述根据所述像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑包括：

17、对所述像素差进行限幅和死区处理，并根据处理后的所述像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑。

18、优选地，在所述通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息之后，还包括：

19、若得到的所述像素信息不可信，则确定飞机当前的高度；

20、若飞机当前的高度高于高度阈值，则采用惯性导航系统数据对飞机进行控制；

21、若飞机当前的高度低于所述高度阈值，则对飞机采取复飞策略。

22、优选地，其中，判定所述像素信息不可信的条件包括以下任意一项或任意组合：

23、飞机的相机无法捕捉到飞机着陆跑道；

24、所述像素信息中的像素值超出所述限幅值的持续时长超过预设时长。

25、为解决上述技术问题，本申请还提供一种基于视觉像素的飞机自主着陆装置，包括：

26、获取模块，用于通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息；

27、处理模块，用于根据由惯导系统获得的飞机姿态信息对所述像素信息进行处理以得到消除姿态影响的实时像素；

28、比较模块，用于比较所述实时像素以及理想像素得到像素差；其中，所述理想像素对应飞机在理想轨迹下得到的目标着陆点像素值；

29、控制模块，用于根据所述像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑。

30、为解决上述技术问题，本申请还提供一种基于视觉像素的飞机自主着陆装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；

31、处理器，用于执行计算机程序时实现上述基于视觉像素的飞机自主着陆方法的步骤。

32、为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于视觉像素的飞机自主着陆方法的步骤。

33、本申请所提供的一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法，通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息，并根据飞机的惯导系统中的姿态信息对像素信息进行数据融合处理以得到消除姿态影响的实时像素。比较实时像素以及给定的理想像素得到像素差；最后根据像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑。因为获取像素信息只需要单目相机，降低了成本，在较远距离更容易获取且运算量较小。本申请仅依赖像素信息对飞机进行控制，能够在较远距离时实现导航信息引导，准确度较高，使飞机准确地完成整个下滑过程，实现飞机精准地自主着陆。

34、本申请还提供了一种基于视觉像素的飞机自主着陆装置和计算机可读存储介质，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果。

技术特征：

1.一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，飞机的所述控制器包括纵向控制器以及横向控制器，所述像素差包括纵向像素差以及横向像素差。

3.根据权利要求2所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，采用所述纵向控制器根据所述纵向像素差对飞机进行纵向控制包括：

4.根据权利要求2所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，采用所述横向控制器根据所述横向像素差对飞机进行横向控制包括：

5.根据权利要求1所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，所述根据所述像素差采用基于视觉像素的控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑包括：

6.根据权利要求1所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，在所述通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息之后，还包括：

7.根据权利要求6所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法，其特征在于，其中，判定所述像素信息不可信的条件包括以下任意一项或任意组合：

8.一种基于视觉像素的飞机自主着陆装置，其特征在于，包括：

9.一种基于视觉像素的飞机自主着陆装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于视觉像素的飞机自主着陆方法的步骤。

技术总结本申请公开了一种基于视觉像素的飞机自主着陆方法、装置以及介质，应用于控制器设计领域。本方法通过飞机的相机获取飞机着陆跑道中目标着陆点的像素信息，并根据飞机的惯导系统中的姿态信息对像素信息进行数据融合处理以得到消除姿态影响的实时像素。对实时像素进行限幅和死区处理后，比较实时像素与给定的理想像素得到像素差；最后根据像素差采用基于视觉像素的纵横向控制器对飞机进行控制以使飞机按理想轨迹下滑。获取像素信息只需要单目相机，成本较低，在较远距离更容易获取且运算量较小，本申请仅依赖像素信息对飞机进行控制，能够在较远距离时仍然实现导航信息引导，准确度较高；使飞机准确地在下滑道下滑，实现飞机精准地自主着陆。技术研发人员：马健成,唐勇,徐天宁,孙德鑫,孙陶然受保护的技术使用者：中航(成都)无人机系统股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23