一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及方法与流程

技术特征：
1.一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：包括若干个无人机、若干个停机位、停机位管理平台和无人机管理平台；每个所述无人机包含图像采集模块、图像预处理模块、rfid电子标签、控制模块、射频发射模块、第一通信模块；所述图像采集模块经过图像预处理模块连接控制模块，所述rfid电子标签、射频发射模块、第一通信模块分别与控制模块连接；所述图像采集模块设置在无人机底部；所述停机位管理平台包括微处理器、第二通信模块、射频接收模块、数据库和每个所述停机位上设置的位置标识和rfid识别器；所述位置标识设置在每个停机位的中心位置；所述射频接收模块分别与射频发射模块、rfid识别器连接；所述rfid识别器、数据库、第二通信模块分别与微处理器连接；所述无人机管理平台包括第三通信模块、rtk定位模块、处理器模块、数据存储模块、时钟模块；所述第三通信模块、rtk定位模块、数据存储模块、时钟模块分别与处理器模块连接；所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块彼此之间互相实现通信；所述图像采集模块用于采集停机位的周围环境图像并将采集的图像传输至图像预处理模块；所述图像预处理模块用于对无人机的图像进行处理，并判断停机位上是否停有无人机，得到停机位的空闲状态后，则进一步识别出位置标识并计算位置标识占整张图像的百分比，并将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比传输至控制模块；控制模块将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比通过第一通信模块、第三通信模块传输至数据处理模块，所述射频发射模块用于发送无人机的rfid电子标签；所述rfid电子标签为低频rfid电子标签；所述停机位上的rfid识别器用于识别无人机的rfid电子标签并将识别的rfid电子标签传输至微处理器，所述微处理器用于将收到的无人机的rfid电子标签与数据库中存储的rfid电子标签进行匹配，判断无人机的身份是否合法，并将判断结果通过第二通信模块分别传输至第一通信模块、第三通信模块；所述无人机管理平台的rtk定位模块用于以cors网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，进而解算出高精度的差分数据，进行求差解算出坐标以达到高精度定位，并将定位坐标输入至处理器模块；所述处理器模块用于将定位坐标通过第三通信模块、第一通信模块传输至无人机的控制模块，并由控制模块根据定位坐标、停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比控制无人机精准降落；所述时钟模块用于提供时钟源。2.根据权利要求1所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述图像预处理模块采用以下方法对图像预处理：利用sobel算子求得图像的边缘图；利用otsu法对图像进行二值化，并对二值化后的图像进行卡尔曼滤波，并判断采集的图像中是否存在目标图像；所述目标图像为停机位上的位置标识。3.根据权利要求2所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述图像预处理模块将采集的图像与存储的目标图像模板匹配，具体是与存储的目标图像模板进行异或运算，若是异或结果为0，则说明采集的图像中存在目标图像，说明停机位空闲；若是异或结果为1，则说明采集的图像中不存在目标图像，说明停机位上停有
另一无人机，处于非空闲状态。4.根据权利要求3所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述停机位管理平台的微处理器根据对应停机位的rfid识别器的识别结果进一步判断停机位是否空闲，若是对应rfid识别器能够识别到相应合法的rfid电子标签，则说明对应的停机位不空闲，若是对应的停机位的rfid识别器不能识别到任一合法的rfid电子标签，则说明该停机位空闲，微处理器模块通过第二通信模块、第三通信模块将该停机位的状态上传是无人机管理平台。5.根据权利要求4所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述数据存储模块用于存储停机位的状态，包括空闲或占用状态。6.根据权利要求4所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述停机位管理平台还包括无线充电模块，所述无线充电模块与微处理器连接；在对应的停机位被占用时，微处理器控制无线充电模块打开给无人机充电，当停机位空闲时，微处理器控制无线充电模块关闭进而自动切断供电电源。7.根据权利要求6所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述无线充电模块与微处理器通过自动开关连接；所述自动开关设置在位置标识处，采用漫反射光电开关。8.一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制方法，其特征在于：应用所述权利要求1-7任一所述的控制系统，包括以下步骤：s1：无人机管理平台根据rtk定位模块对无人机进行实时定位，并根据预存的停机位的位置通过路线规划算法控制无人机飞至停机位的上方；s2：无人机的图像采集模块采集停车位的图像，并经过图像预处理模块进行处理后，识别出位置标识，判断对应的停机位是否空闲，若是空闲则进一步计算采集的图像中位置标识占整张图像的百分比，若是位置标识占整张图像的百分比超过对应的阈值，说明无人机停在对应停机位的位置标识的正上方，并到达预设高度内；s3：停机位管理平台的rfid识别器无人机的rfid电子标签，若是不能识别到任一合法的rfid电子标签，则表示对应的无人机停车位空闲或是当前停在对应停机位上的无人机不合法，若是能够识别到唯一一个合法的rfid电子标签，说明对应的无人机停车位被占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台；s4：若是对应的停机位空闲，停机位管理平台则将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过控制模块控制无人机竖直下落；s5：若是对应的停机位占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过路线规划算法确定离无人机最近的未被选定的空闲停机位的路线，通过控制模块控制无人机飞至最近的停机位上方，返回至步骤s1开始下一停机位的状态识别。9.根据权利要求8所述的一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制方法，其特征在于：还包括以下：若是无人机的身份合法且停在对应的停机位上，微处理器控制无线充电模块对无人机进行充电；若是无人机的身份合法不合法且停在对应的停机位上无线充电模块不对无人机进行
充电。

技术总结
本发明属于电气设备故障诊断技术领域，具体涉及一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及方法。本发明采用RTK定位技术，可以实现厘米级别的定位，而且本发明采用低频RFID电子标签与RFID阅读器配合，不仅可以识别无人机的身份是否合法，还可以识别无人机的飞行高度。本发明通过在停机位设置位置标识，并且计算位置标识在采集图像中所占的百分比，判断无人机是否对准停机位的正上方，当位置标识在采集图像中所占的百分比达到设定阈值时，说明无人机已经对准停机位的正上方，并结合图像识别结果、停机位管理平台上传无人机管理平台的停机位状态共同识别对应的停机位是否空闲，若是空闲则控制无人机垂直下落，如此实现精准定位。定位。定位。


技术研发人员：陈千懿 陈绍南 高立克 秦丽文 欧世锋
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/3/8