一种配对方法与流程

本发明涉及车载无人机，特别是涉及一种配对方法。

背景技术：

1、目前，无论是军用还是民用，无人机都有着广泛的应用。民用中，无人机用于拍照，如大疆无人机，通过遥控器能够操作无人机飞向指定位置进行航拍。如在农业中利用无人机喷洒农药。但是目前的无人机无论是起飞还是降落，都是需要人为操控。如大疆无人机降落，用户拿着遥控器将无人机飞行到指定位置，然后悬停后缓慢降落。但是无人机的续航里程比较短，并且受限于通信距离，导致限制其在应用。如当需要无人机远距离执行拍照或搜索或目标跟踪时，由于无人机的距离续航受到限制，导致其难以真正执行。随着智能汽车的发展，使得无人机母车和无人机搭配使用成为现实，但是现阶段，由于车的目标较小，而且还有可能是正在行驶的，驾驶员不能像以前那样，下车这拿着遥控器观察无人机手动操控，因此，需要提供一种利用无人机母车对其携载的无人机的起飞和降落的控制方法，以方便无人机顺利的从无人机母车中起飞或降落。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种车载无人机升降方法，应用于与无人机母车配对的车载无人机，当无人车母车发送指令给无人机时，车载无人机对指令进行解析，若解析出的指令显示为降落指令，则开启降落模式；

2、在车载无人机的降落阶段设置多个预设距离阈值和与预设距离阈值对应的用于捕获特征标识；将车载无人机与无人机母车之间的距离d与预设距离阈值的比较结果，选择对应特征标识和对应的控制策略，并从图像中提取与对应特征标识相对应的图像特征作为跟踪目标；

3、其中，根据特征标识提取的跟踪目标，需要调用缓存目标特征的信息帧对跟踪目标进行判断是否需要矫正。

4、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，所述多个距离阈值至少包括第一预设距离阈值d1，第二预设距离阈值d2、第三预设距离阈值d3；

5、或特征标识包括第一标识、第二标识、第三标识，其中，第一标识的尺度大于第二标识尺度，第二标识的尺度大于第三标识的尺度。

6、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，第一标识包括超大尺度的标识和颜色标识，用于在车载无人机与无人机母车的距离d小于第一预设距离d1但大于第二预设距离阈值d2，车载无人机追踪无人机母车的特征标识；

7、或第二标识包括大尺度标识但不包括颜色标识，用于车载无人机与无人机母车的距离小于第二预设距离阈值d2但大于第三预设距离阈值d3时，车载无人机追踪无人机母车的特征标识；

8、或第三标识包括小尺度标识，用于车载无人机与无人机母车的距离小于第三预设距离阈值d3，车载无人机追踪的无人机母车的降落标识。

9、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，若跟踪目标需要矫正，对图像重新进行预处理，以矫正后的目标特征作为图像提取的新参考特征；

10、若无需矫正，将提取跟踪目标的图像特征反馈给跟踪算法进行跟踪；

11、将跟踪算法获取的目标特征帧信息进行缓存并更新目标特征的信息。

12、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，车载无人机获取无人机母车的标识信息，若标识特征中存在颜色和图案混合的第一标识，获取车载无人机与无人机母车之间的当前距离d；

13、若当前距离d小于第一预设距离阈值d1但大于第二预设距离阈值d2，从拍摄的图像中查找颜色特征，间隔预设的图像帧数后在进行颜色特征和图案特征的查找，其中，若颜色特征和图案特征同时存在，选择颜色特征作为目标跟踪的特征标识。

14、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，若颜色特征和图案特征只检测到图案特征，选择图案特征作为目标跟踪的特征标识；下一帧图像中继续检测颜色特征；

15、若图案特征和颜色特征都未检测到，则丢弃图像，获取下一帧图像再次检测颜色特征和图案特征。

16、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，当车载无人机与无人机母车的当前距离d从小于第三预设距离阈值d3并且大于第四预设距离阈值d4过渡到当前距离d小于第四预设距离阈值，车载无人机采用摄像头追踪第三标识；

17、若未识别出第三标识，则利用车载无人机的gps和imu计算的位姿参数提升车载无人机的高度并再次调整车载无人机与无人机母车的当前距离d，然后根据距离与预设阈值比较进行降落控制。

18、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，若第三标识成功捕获到，则计算当前位姿参数，计算当前pd或pid控制的水平误差，若误差在预设阈值范围内，关闭无人机动力系统自由落体至无人机母车车顶。

19、一种车载无人机升降方法，进一步地优选的，还包括：车载无人机与无人机母车的配对方法，至少包括：

20、用户启动车载无人机配对模式，车载无人机对外发送第一热点，无人机母车获取第一热点并与车载无人机建立连接；

21、车载无人机收到来自无人机母车发送的id信息后，向验证器请求第一加密信息；

22、无人机母车接收到第一加密信息后，向解密器请求解密并发送给车载无人机利用验证器进行解密信息验证，若验证通过，则完成授权配对，其中，id信息至少包括发动机号、无人机母车的车型编号、车载主机的mac、ip中的一种或多种。

23、一种配对方法，应用无人机母车对车载无人机进行升降控制或飞行控制前进行配对，其特征在于，至少包括：

24、用户启动车载无人机配对模式，车载无人机对外发送第一热点，无人机母车获取第一热点并与车载无人机建立连接；

25、车载无人机收到来自无人机母车发送的id信息后，向验证器请求第一加密信息；

26、无人机母车接收到第一加密信息后，向解密器请求解密并发送给车载无人机利用验证器进行解密信息验证，若验证通过，则完成授权配对，其中，id信息至少包括发动机号、无人机母车的车型编号、车载主机的mac、ip中的一种或多种。

27、一种配对方法，进一步可选地，解密器解密的过程中需要读取车载主机中的存储于只读rom的中id信息；

28、解密器根据第一加密信息调用预置的解密算法生成第一解密信息发送给车载无人机；

29、车载无人机向验证器请求验证第一解密信息，并反馈验证是否正确的信息给无人机母车；

30、若正确，则发送同意授权的信息给无人机母车，无人机母车发送车身信息给无人机；若错误，则终断连接。

31、一种配对方法，进一步可选地，验证器、解码器在预设的周期内同步云端服务器，获取更新的内容；

32、在云端服务器设置第一列表和第二列表，第一个列表用于记录允许配对的车型和无人机机型，第二个列表用于记录可配对的车载无人机id信息和车辆id信息；

33、第一个列表的修改限权授权于制造商；第二个列表的修改权限授权于制造商指定的授权方。

34、一种配对方法，进一步可选地，授权时，验证器首先根据第一列表判断无人机机型和无人机母车车型是否匹配；若匹配，则采用第二列表判断无人机母车id信息和无人机的id信息是否在列表中，若匹配，则调用预置算法对解密器提供的验证码进行验证，若成功，则确认授权。

35、一种车载无人机升降方法，进一步可以选的，若当前距离d大于第一阈值d1是，车载无人机采用比例p控制，反馈量采用当前距离d、车载无人机的当前运行速度v1和无人机母车的运行速度v2输入控制器，根据当前速度选择是否提升p控制增益kp；

36、或若当前距离d小于等于第一预设距离阈值d1时，车载无人机采用pd控制，反馈量采用当前距离d、无人机的当前运行速度v1和无人机母车的运行速度v2，降低p控制增益kp。

37、一种车载无人机升降方法，进一步可以选的，在车载无人机和无人机母车之间的当前距离d小于第一预设距离阈值d1，卡尔曼滤波的预测的输入依赖于车载无人机和无人机母车的gps和imu，采样频率同步gps的更新频率；

38、或在车载无人机和无人机母车的之间的距离d大于第一预设距离阈值d1，d小于第二预设距离阈值d2，卡尔曼滤波的预测的输入依赖于相机的位姿参数和无人机母车的速度，采样频率同步于位姿参数更新的频率；

39、或在车载无人机和无人机母车的之间的距离d小于第一预设距离阈值d3，卡尔曼滤波的预测的输入依赖于相机的位姿参数和无人机母车的速度以及imu计算出的水平方向和垂直方向加速度，采样频率同步位姿参数更新的频率。

40、有益效果：

41、1.本发明提供的技术方案中，针对现有技术的缺陷，通过设计解码器和验证器和操作流程，对车载车人机和无人机母车的配对方案进行了设计，使得无人机母车和车载无人机能够安全配对，防止未经授权的无人机母车操控车载无人机，同时也防止型号不匹配的车载无人机与无人机母车相互配对；同时解码器和验证器同步于云端服务器，在云端服务设置有第一列表和第二列表，第一列表和第二列表分别管控不同的内容，进一步加强无人机与无人机母车的管控，防止未经授权后的控制。

42、2.设计无人机起飞和无人机降落在无人机母车的技术方案，在降落过程中，针对不同的阶段，采用多个预设不同的距离阈值与对应的跟踪标识进行搭配，同时设计对应控制方案，使得无人机能够易于控制并且精确降落至无人机母车上。

43、3.在跟踪标识上，根据距离设计多种不同的标识，使得无人机能够精准的追踪无人机母车的标识特征，避免因标识识别错误或识别不到标识导致降落失败。在追踪过程中，对目标特征进行实时矫正，确保追踪目标不发生错误。