一种无人机室外移动平台自主降落方法和系统与流程

技术特征：
1.一种无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述自主降落方法包括以下步骤：s1，在室外降落平台的四角分布设置四个uwb基站，以室外降落平台上的降落目标点为圆心放置一圆形通电线圈，以降落目标点正上方的预设高度位置h为坐标系原点；s2，在无人机支架底部安装n个霍尔传感器，n个霍尔传感器关于无人机中心点对称放置，无人机中心点与降落目标点相对应；n大于等于4；s3，结合4个uwb基站，以坐标系原点为目标，引导无人机飞行；s4，对n个霍尔传感器的输出电压进行检测，如果至少一个霍尔传感器的输出电压达到预定电压阈值，进入步骤s5，否则，返回步骤s3；s5，对输出电压大于预定电压阈值的霍尔传感器数量进行统计，如果统计得到的霍尔传感器数量达到n，则切换至磁定位模式，通过霍尔传感器的输出电压计算得到无人机的实际位置信息，将无人机引导至降落目标点正上方后再使之垂直降落至室外降落平台；如果统计得到的霍尔传感器数量大于m但小于n，引导无人机垂直下降高度δh，返回步骤s4；否则，返回步骤s3；所述m的取值范围为2
‑
7，与预设高度位置h相关。2.根据权利要求1所述的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，步骤s3中，结合4个uwb基站，以坐标系原点为目标，引导无人机飞行的过程包括：采用tof算法测量位于无人机上的定位标签与各uwb基站之间的距离，采用最小二乘法解算得到无人机的位置坐标；计算坐标系原点和无人机的位置之间的位置偏差，引导无人机飞行，以减小位置偏差。3.根据权利要求1所述的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述预设高度位置h为0.4m。4.根据权利要求1所述的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，在无人机支架底部安装8个霍尔传感器，两两分布在无人机的四个机翼上，且相对机翼上的霍尔传感器关于无人机中心点对称放置。5.根据权利要求1所述的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，步骤s5中，所述通过霍尔传感器的输出电压计算得到无人机的实际位置信息的过程包括以下步骤：s51，根据下述公式计算得到第i个霍尔传感器的输出电压u
ih
：：式中，r
ih
为第i个霍尔传感器的霍尔常数，k
h
为霍尔元件灵敏度，i为偏置电流，b
i
为霍尔传感器所处位置的磁感应强度，i为源电流，idθ是环形电流的微元，为电流元指向第i个霍尔传感器位置点的单位向量，r
i
为电流元指向第i个霍尔传感器位置点的的矢量，μ0为真空磁导率，μ0＝4π
×
10
‑7h/m；r为圆形线圈半径；d为霍尔传感器的半导体材料厚度，i＝1，2，...，n；s52，合并得到：
对合并公式进行求解，得到r
i
的模值，即从极坐标原点指向霍尔传感器i所处位置的向量长度；已知4个安装在无人机上的霍尔传感器与无人机机架中心的相对位置(x
i
，y
i
，z
i
)，设z轴方向的坐标值z
i
＝0，联立求解以下方程组：根据以上四个方程可以得到无人机与降落目标点的相对位置(x
h
，y
h
，z
h
)，舍去z轴方向坐标值，得到直角坐标系下的无人机在水平方向上与降落目标点的相对位置(x
h
，y
h
)。6.一种无人机室外移动平台自主降落系统，其特征在于，所述自主降落系统包括：室外降落平台；分布设置在室外降落平台的四角的四个uwb基站；在无人机中心点安装的uwb标签；以室外降落平台上的降落目标点为圆心放置的圆形通电线圈；在无人机支架底部安装的n个霍尔传感器，n个霍尔传感器关于无人机中心点对称放置，无人机中心点与降落目标点相对应，n大于等于4；uwb定位系统，用于以降落目标点正上方的预设高度位置h为坐标系原点，根据无人机发送的降落请求，结合4个uwb基站，以坐标系原点为目标，引导无人机飞行；磁定位系统，用于通过霍尔传感器的输出电压计算得到无人机的实际位置信息，将无人机引导至降落目标点正上方后再使之垂直降落至室外降落平台；定位方式切换模块，用于实时统计输出电压大于预定电压阈值的霍尔传感器数量，如果统计得到的霍尔传感器数量达到n，则切换至磁定位模式，以室外降落平台为目标，采用磁定位系统继续引导无人机降落，否则，则根据统计结果引导无人机垂直下降高度δh或者继续以坐标系原点为目标，引导无人机飞行。

技术总结
本发明公开了一种无人机室外移动平台自主降落方法，包括：结合4个UWB基站，以坐标系原点为目标，引导无人机飞行；实时统计输出电压大于预定电压阈值的霍尔传感器数量，如果统计得到的霍尔传感器数量达到N，则切换至磁定位模式，以室外降落平台为目标，采用磁定位系统继续引导无人机降落，否则，则根据统计结果引导无人机垂直下降高度Δh或者继续以坐标系原点为目标，引导无人机飞行。本发明降落精度高，克服了GPS和视觉定位导航技术的局限性，不受天气，外界光照条件的影响，在GPS拒止、无光照的条件下，无人机均可精准降落。无人机均可精准降落。无人机均可精准降落。


技术研发人员：金宇 曾庆喜 王创新 冀徐芳 于浩楠 张进
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/1/4