一种无人机精准降落用标靶及方法与流程

1.本发明涉及无人机测量技术领域，尤其涉及一种无人机精准降落用标靶及方法。


背景技术：

2.现有技术比较成熟的无人机精准降落技术有多种。比如，使用差分gps技术、使用图像识别技术或者上述两者的结合。
3.使用图像识别技术进行无人机的降落，通过在降落点放置和周围环境对比明显的图案，机载摄像头通过识别和追踪地面图案实时修正无人机的位置，从而实现精准降落。
4.在相关技术中，需要安装和使用标靶设备，在标靶设备上设置引导图案，以用于无人机的引导。标靶在安装和使用时，底部采用插杆结构，安装和使用的范围受到限制，在楼顶和水泥地安装和使用时，插杆结构不能稳定的进行安装和使用。
5.因此，有必要提供一种新的无人机精准降落用标靶解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种无人机精准降落用标靶，解决了无人机标靶安装时易受使用环境的限制的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的无人机精准降落用标靶包括：底座，所述底座上开设有连接滑孔；升降组件，所述升降组件包括第一伸缩件和升降板，所述第一伸缩件连接所述升降板与所述底座；调节组件，所述调节组件包括驱动套管、联动弹簧和升降杆；所述升降板贯穿所述连接滑孔后，与所述驱动套管固定连接，所述升降杆的一端通过所述联动弹簧弹性安装于所述驱动套管内，所述升降杆的另一端自所述底座的顶端伸出；插杆，所述插杆固设于所述驱动套管，并朝向所述底座的底端设置；折叠组件，所述折叠组件包括固定座、至少两个转动壳和折叠杆，所述固定座固设于所述底座的顶端，并围绕所述升降杆设置，所述转动壳的一端与所述固定座铰接，每个所述折叠杆的两端分别与所述升降杆以及对应一个的所述转动壳铰接；其中，相邻的两个所述转动壳之间设有测量布。
8.优选地，所述调节组件还包括限位环、支撑弹簧以及安装套管，所述安装套管围绕所述升降杆设置，并与所述底座固定连接，所述限位环固设于所述升降杆，并通过所述支撑弹簧与所述限位环弹性连接。
9.优选地，所述安装套管位于所述底座内，所述限位环位于升降杆与转动壳之间。
10.优选地，所述升降板的形状与所述连接滑孔相适配，以与所述底座滑动连接。
11.优选地，所述转动壳与所述折叠杆的数量均为四个，四个所述转动壳环形阵列围绕所述固定座设置。
12.优选地，所述升降杆采用中空结构；无人机精准降落用标靶还包括灯带、控制组件
和发光组件；所述测量布上安装有灯带，所述升降杆内安装有控制组件，所述升降杆的另一端上固定安装有所述发光组件；所述控制组件包括第二伸缩件、按压滑板和启动组件，所述第二伸缩件固定安装于所述升降杆内，所述按压滑板固定安装于所述第二伸缩件的轴端，所述按压滑板与所述启动组件的启动端相适配；所述启动组件安装在所述升降杆内。
13.优选地，所述发光组件包括第一灯管、第二灯管和第三灯管，所述第一灯管、所述第二灯管和所述第三灯管自下而上依次分布在所述升降杆上。
14.优选地，所述启动组件包括第一启动开关、第二启动开关和第三启动开关，所述第一启动开关、所述第二启动开关和所述第三启动开关自下而上依次分布。
15.优选地，所述第一启动开关的输出端与所述灯带的控制端电性连接，所述第一启动开关的输出端也与所述第一灯管的控制端电性连接；所述第二启动开关的输出端与所述第二灯管的控制端电性连接，所述第三启动开关的输出端与所述第三灯管的控制端电性连接。
16.本发明还提供一种无人机精准降落用方法，所述方法使用所述的无人机精准降落用标靶。
17.本发明提供的无人机精准降落用标靶，通过在无人机辅助降落的标靶底部安装有底座，对标靶整体提供辅助支撑的作用，升降组件既能够带动折叠组件进行折叠转动，用于测量布的打开和关闭，同时能够带动插杆向下插入土地表面，增加设备安装在土地表面上使用时的稳定性，使得本标靶设备能够适应不同的安装环境，调节和使用更加方便，有利于为无人机降落提供稳定的引导图案。
附图说明
18.图1为本发明提供的无人机精准降落用标靶的第一实施例的结构示意图；图2为图1所示的a-a剖面图；图3为图2所示的无人机精准降落用标靶的第一使用情景图；图4为图2所示的无人机精准降落用标靶的第二使用情景图；图5为本发明提供的无人机精准降落用标靶的第二实施例的剖视图；图6为图5所示的b部放大图；图7为本发明提供的无人机精准降落用标靶的第三实施例的剖视图；图8为图7所示的c部放大图；图9为本发明提供的无人机精准降落用方法一使用情景图。
19.图中标号：1、底座，11、连接滑孔；2、升降组件，21、第一伸缩件，22、升降板；3、调节组件，31、驱动套管，32、联动弹簧，33、升降杆，34、限位环，35、支撑弹簧，36、安装套管；4、折叠组件， 41、固定座，42、转动壳，44、折叠杆；5、测量布，51、灯带；
6、插杆；7、控制组件，71、第二伸缩件，72、按压滑板，73、启动组件，731、第一启动开关，732、第二启动开关，733、第三启动开关；8、发光组件，81、第一灯管，82、第二灯管，83、第三灯管；9、联动组件，91、第一联动杆，92、第一齿板，93、齿轮，94、第二齿板，95、第二联动杆；100、一号基站；200、无人机；300、定位信标；400、自动机场；500、视觉降落图案；600、差分gps基站；700、二号基站；800、三号基站；900、四号基站。
20.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
22.本发明提供一种无人机精准降落用标靶。
23.第一实施例请结合参阅图1至图2，在本发明的第一实施例中，无人机精准降落用标靶包括：底座1，所述底座1上开设有连接滑孔11；升降组件2，所述升降组件2包括第一伸缩件21和升降板22，所述第一伸缩件21连接所述升降板22与所述底座1；调节组件3，所述调节组件3包括驱动套管31、联动弹簧32和升降杆33；所述升降板22贯穿所述连接滑孔11后，与所述驱动套管31固定连接，所述升降杆33的一端通过所述联动弹簧32弹性安装于所述驱动套管31内，所述升降杆33的另一端自所述底座1的顶端伸出；插杆6，所述插杆6固设于所述驱动套管31，并朝向所述底座1的底端设置；折叠组件4，所述折叠组件4包括固定座41、至少两个转动壳42和折叠杆44，所述固定座41固设于所述底座1的顶端，并围绕所述升降杆33设置，所述转动壳42的一端与所述固定座41铰接，每个所述折叠杆44的两端分别与所述升降杆33以及对应一个的所述转动壳42铰接；其中，相邻的两个所述转动壳42之间设有测量布5。
24.本实施例中，所述测量布5可以呈展开状态，也可以呈折叠收纳状态；其具体呈现状态由转动壳42的另一端的转动状态控制。在测量布5处于展开状态时，测量布5上呈现有供机载摄像头识别追踪的地面图案。
25.通过在无人机辅助降落的标靶底部安装有底座1，对标靶整体提供辅助支撑的作用，升降组件2既能够带动折叠组件4进行折叠转动，用于测量布5的打开和关闭，同时能够带动插杆6向下插入土地表面，增加设备安装在土地表面上使用时的稳定性，使得本标靶设备能够适应不同的安装环境，调节和使用更加方便，有利于为无人机降落提供稳定的引导图案。
26.请再次参阅图2，所述调节组件3还包括限位环34、支撑弹簧35以及安装套管36，所述安装套管36围绕所述升降杆33设置，并与所述底座1固定连接，所述限位环34固设于所述
升降杆33，并通过所述支撑弹簧35与所述限位环34弹性连接。上述结构的设置，能够增加调节组件3调节的灵活性和弹性。
27.所述安装套管36位于所述底座1内，所述限位环34位于升降杆33与转动壳42之间。所述限位环34与所述安装套管36外径相同。
28.所述升降板22的形状与所述连接滑孔11相适配，以与所述底座1滑动连接。
29.第一伸缩件21可以为电动伸缩杆、伸缩气缸和液压伸缩缸，优选为液压伸缩缸，用于对升降板22的升降调节提供动力来源，升降板22升降调节时方便带动驱动套管31进行升降调控。
30.所述驱动套管31的中轴线与所述底座1的中轴线位于同一条直线上，所述驱动套管31与所述底座1的内壁之间可以预留预设的间隙。
31.所述转动壳42与所述折叠杆44的数量均为四个，四个所述转动壳42环形阵列围绕所述固定座41设置。
32.如图2所示，测量布5处于折叠收纳状态时，第一伸缩件21处于复位状态，所述转动壳42呈竖直状态。
33.如图3所示，第一伸缩件21第一次启动时，第一伸缩件21带动升降板22向下移动，升降板22带动驱动套管31向下移动，驱动套管31通过联动弹簧32带动升降杆33向下移动，升降杆33带动限位环34向下移动，限位环34对支撑弹簧35进行压紧；在升降杆33向下移动的同时，通过折叠杆44转动，推动转动壳42向外展开，并且转动壳42展开时同步带动测量布5开启成展开状态，形成伞状结构，完成标靶的开启使用；如图2和图4所示，第一伸缩件21第二次启动时，由于限位环34完全压紧支撑弹簧35，使得升降杆33无法继续向下移动，此时驱动套管31带动插杆6相对升降杆33向下移动，联动弹簧32被拉开，插杆6插入地面上。
34.在测量布5展开状态下，升降杆33向上移动时，升降杆33带动折叠杆44向上移动，折叠杆44配合支撑弹簧35的弹力支撑作用下向内转动转动壳42，转动壳42在折叠杆44的牵拉作用下向上折叠收起，测量布5收起，回到收纳折叠状态，以便于设备的复位调控。
35.本发明提供的无人机精准降落用标靶的工作原理如下：s1，需要安装在水泥平面上使用时，启动所述升降组件2，所述升降组件2第一次向下调节，通过所述调节组件3带动所述折叠组件4向外展开，测量布5呈展开状态，完成标靶的开启使用；s2，需要安装在土地表面使用时，在所述升降组件2第一次向下调节后再次启动所述升降组件2，所述升降组件2第二次向下调节，测量布5保持展开状态，所述驱动套管31带动插杆6向下移动，插杆6穿过底座1的内部向地面插入，维持设备安装在土地上的稳定性；s3，需要收起设备时，启动所述升降组件2，升降组件2向上调节复位，所述插杆6向上收入底座1的内部，折叠组件4向上折叠收起，测量布5回到收纳折叠状态，便于装置回收搬运。
36.第二实施例请结合参阅图5至图6，基于本技术的第一实施例提供的一种无人机精准降落用标靶，本技术的第二实施例提出另一种无人机精准降落用标靶。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。具体的，本技术
的第二实施例提供的无人机精准降落用标靶的不同之处在于，第二实施例中的升降杆33与第一实施例中的升降杆33存在有不同之处，第二实施例中的升降杆33采用中空结构；无人机精准降落用标靶还包括：灯带51、控制组件7和发光组件8；所述测量布5上安装有灯带51，所述升降杆33内安装有控制组件7，所述升降杆33的另一端上固定安装有发光组件8；所述控制组件7包括第二伸缩件71、按压滑板72和启动组件73，所述第二伸缩件71固定安装于所述升降杆33内，所述按压滑板72固定安装于所述第二伸缩件71的轴端，所述按压滑板72与所述启动组件73的启动端相适配；所述启动组件73安装在所述升降杆33内。
37.所述启动组件73包括第一启动开关731、第二启动开关732和第三启动开关733，所述第一启动开关731、所述第二启动开关732和所述第三启动开关733自下而上依次分布；所述发光组件8包括第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83，所述第一灯管81、所述第二灯管82和所述第三灯管83自下而上依次分布在所述升降杆33上。
38.灯带51至少设置有八组，八组所述灯带51均匀分布在所述测量布5的内表面。具体的，测量布5呈展开状态时，灯带51同步展开在测量布5的正上方，灯带51启动后为无人机的降落提供标靶引航。
39.作为本实施的一种优选的方式，多组灯带51的位置可以根据实际需要调整，以呈现出h形、w形等引航图形。
40.本实施例中，第二伸缩件71采用液压伸缩杆，使用时配备现有技术中的液压设备和控制设备，为第二伸缩件71的稳定运行提供支持。
41.所述第一启动开关731的输出端与所述灯带51的控制端电性连接，所述第一启动开关731的输出端与所述第一灯管81的控制端电性连接。
42.所述第二启动开关732的输出端与所述第二灯管82的控制端电性连接，所述第三启动开关733的输出端与所述第三灯管83的控制端电性连接。
43.第二伸缩件71第一次启动，第二伸缩件71的输出端向上伸展，且带动按压滑板72向上移动，按压滑板72向上移动时与第一启动开关731接触，使得第一启动开关731受压启动，灯带51和第一灯管81启动。
44.第二伸缩件71第二次启动，第二伸缩件71的输出端继续向上伸展，且带动按压滑板72向上移动，按压滑板72向上移动时继续与第二启动开关732接触，使得第二启动开关732受压启动，灯带51、第一灯管81和第二灯管82开启；第二伸缩件71第三次启动，第二伸缩件71的输出端继续向上伸展，且带动按压滑板72向上移动，按压滑板72向上移动时继续与第三启动开关733接触，使得第三启动开关733受压启动，灯带51、第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83启动；第二伸缩件71第四次启动，第二伸缩件71的输出端向下收缩复位，且带动按压滑板72向下移动，按压滑板72脱离与第一启动开关731、第二启动开关732和第三启动开关733的接触，灯带51关闭、第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83关闭。
45.设备安装和使用时配备现有技术的可充电蓄电设备和控制设备，用于为灯带51、第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83提供电能来源，保障灯光部分使用的稳定性，电路连接结构均采用现有的灯光控制连接方法，在此不再一一赘述。
46.本实施例提供的无人机精准降落用标靶的工作原理如下：
s1，当需要使用灯光导航功能时，启动第二伸缩件71，第二伸缩件71带动按压滑板72向上第一次滑动，启动组件73上的第一启动开关731开启；s2，灯带51开启，第一灯管81开启，增加标靶的灯光指引功能，适用于夜晚作业和使用，当需要增加灯光的垂直光照时，在灯带51开启的状态下，再次启动第二伸缩件71，第二伸缩件71带动按压滑板72向上第二次滑动；s3，启动组件73上的第一启动开关731和第二启动开关732同时开启，第一灯管81开启，第二灯管82开启，增加垂直灯管部分的光亮范围，当需要再次增加灯光的垂直光照时，在第二灯管82开启的状态下，再次启动第二伸缩件71，第二伸缩件71带动按压滑板72向上第三次滑动；s4，启动组件73上的第一启动开关731、第二启动开关732和第三启动开关733均开启，灯带51开启，第一灯管81开启，第二灯管82开启，第三灯管83开启，增加光亮范围；s5，在第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83均开启的状态下，再次启动第二伸缩件71，第二伸缩件71带动按压滑板72向下复位，第一启动开关731、第二启动开关732和第三启动开关733均关闭，灯带51关闭，第一灯管81、第二灯管82和第三灯管83均关闭，用于对灯光的关闭控制。
47.本实施例提供的无人机精准降落用标靶的有益效果如下：通过在测量布5上安装灯带51，增加测量布5的灯光引导功能，在升降杆33上增设垂直分布的灯管结构，增加标靶光亮的立体感，垂直灯管为至少三组上下分布的灯管结构，可通过控制灯管结构开启的数量来控制垂直光亮的范围，无人机降落前的标靶位置和检测范围更明显。
48.第三实施例请结合参阅图7至图8，基于本技术的第二实施例提供的一种无人机精准降落用标靶，本技术的第三实施例提出另一种无人机精准降落用标靶。第三实施例仅仅是第二实施例优选的方式，第三实施例的实施对第二实施例的单独实施不会造成影响。具体的，本技术的第三实施例提供的无人机精准降落用标靶的不同之处在于，无人机精准降落用标靶包括联动组件9，以替换第二实施例中的第二伸缩件71。
49.具体的，所述联动组件9设于所述升降杆33内，所述联动组件9包括第一联动杆91、第一齿板92、齿轮93、第二齿板94和第二联动杆95。
50.所述第一联动杆91与所述升降杆33滑动连接，且所述第一联动杆91的底端贯穿所述升降杆33后与所述驱动套管31连接；所述第二联动杆95与所述升降杆33滑动连接，且所述第二联动杆95的顶端与所述按压滑板72固定连接；所述齿轮93位于所述第一联动杆91与所述第二联动杆95之间，且所述齿轮93通过转轴转动安装与所述升降杆33内，其中，所述第一联动杆91上设有第一齿板92，所述第一齿板92与所述第一齿轮93啮合，所述第二联动杆95上设有第二齿板94，所述第二齿板94与所述齿轮93啮合。
51.在齿轮93的作用下，第一齿板92向下移动时，第二齿板94向上移动；在齿轮93的作用下，第一齿板92向上移动时，第二齿板94向下移动；实现在驱动套管31向下移动时，第一联动杆91向下移动，第一齿板92向下移动，齿
轮93转动，第二齿板94向上移动，第二联动杆95向上移动，第二联动杆95带动按压滑板72向上移动，按压滑板72向上移动时能够控制所述第一启动开关731、所述第二启动开关732和所述第三启动开关733的开启；在驱动套管31向上移动时，第一联动杆91向上移动，第一齿板92向上移动，齿轮93转动，第二齿板94向下移动，第二联动杆95向下移动，第二联动杆95带动按压滑板72向下移动，按压滑板72向下移动时方便对开启状态下的所述第一启动开关731、所述第二启动开关732和所述第三启动开关733进行关闭调控。
52.本实施例提供的无人机精准降落用标靶的工作原理如下：s1，安装时，将所述底座1垂直安装在地面上，第一次启动所述升降组件2，所述升降组件2第一次向下调节，所述折叠组件4向外展开，所述测量布5开启；s2，第一次灯光调节时，所述测量布5开启后，第二次启动所述升降组件2，所述驱动套管31通过所述联动组件9带动所述按压滑板72向上第一次移动，所述第一启动开关731开启，所述灯带51开启，所述第一灯管81开启，联动结构控制所述灯带51和所述第一灯管81开启；s3，第二次灯光调节时，第三次启动所述升降组件2，所述驱动套管31通过所述联动组件9带动所述按压滑板72向上第二次移动，所述第一启动开关731和所述第二启动开关732均开启，所述灯带51开启，所述第一灯管81和所述第二灯管82均开启，联动结构控制所述灯带51、所述第一灯管81和所述第二灯管82开启；s4，第三次灯光调节时，第四次启动所述升降组件2，所述驱动套管31通过所述联动组件9带动所述按压滑板72向上第三次移动，所述第一启动开关731、所述第二启动开关732和所述第三启动开关733均开启，所述灯带51开启，所述第一灯管81、所述第二灯管82和所述第三灯管83均开启，联动结构控制所述灯带51、所述第一灯管81、所述第二灯管82和所述第三灯管83开启；s5，所有灯光开启状态下，第五次启动升降组件2时，所述驱动套管31带动插杆6向下移动，插杆6插入土地的表面，用于插接使用；s6，步骤s5使用完成后，第六次启动升降组件2时，插杆6复位收起，所述第一启动开关731、所述第二启动开关732和所述第三启动开关733均关闭，所述灯带51关闭，所述第一灯管81、所述第二灯管82和所述第三灯管83均关闭，折叠组件4向上折叠收起，测量布5收起，设备可自由的拿走，方便携带。
53.本实施例提供的无人机精准降落用标靶的有益效果：升降组件2在带动调节组件3升降调节的过程中，既能够实现对测量布5的展开使用，同时通过联动组件9能够对灯带51和灯管结构的开启控制，通过升降组件2升降调节的程度来控制灯管结构启动的数量，来完成灯管结构的垂直灯光范围调节动作。
54.本发明还提供一种无人机精准降落用方法。
55.本发明提供一种无人机精准降落用方法，所述方法使用所述的无人机精准降落用标靶。
56.在一实施例中，所述方法具体包括如下步骤：s1，无人机通过摄像设备识别所述无人机精准降落的标靶上的图案，以将无人引航至停泊机场的上方；其中，标靶设在所述停泊机场上。
57.s2，无人机通过摄像设备继续识别标靶上的图案以及拍摄标靶旁降落位置图像，以校正无人机的具体着落点，从而实现无人机精准的定位降落在的标靶提供的降落图案的旁边。
58.请参阅图9，在另一实施例中，所述方法具体包括如下步骤：s1，无人机200通过所述无人机精准降落的标靶引航至自动机场400的上方，无人机200上的定位信标300向地面广播带有自身时间戳的时间数据包，地面定位基站接收机载的定位信标300发送的时间数据包，同时记录收到数据包的时间；s2，地面定位基站的一号基站100将带有两个时间戳的数据包反向发回定位信标300，机载的定位信标300接收到地面一号基站100返回的数据包，同时记录收到数据包的时间；s3，机载的定位信标300通过解算数据包内三个时间戳的时间差计算出与地面基站一号基站100的距离；s4，然后再通过同样的方式将其他三个基站二号基站700，三号基站800，四号基站900的返回数据计算出相应的距离，然后通过四个距离解算出定位信标300所处的空间位置，定位信标300解算出的位置信息发送给无人机200的飞行控制系统，配合差分gps基站600的差分gps卫星定位，无人机能够精准的落在自动机场400上，其降落的位置可以是视觉降落图案500的上方，也可以是无人机精准降落的标靶提供的降落图案的旁边，从而实现无人机精准的定位。
59.本方法基于超带宽无线载波通讯技术，差分gps和图像识别组合导航，三种方式互为备份，实现无人机200在自动机场400里精准降落的方法，通过在机场周围架设四个超带宽无线载波通讯基站，图中一号基站100，二号基站700，三号基站800，四号基站900，无人机200安装有可以和地面基站通讯的定位信标300，自动机场400和/或所述无人机精准降落用标靶上设有视觉降落图案500，差分gps基站600放置于自动机场400附近。
60.传统通过超带宽无线载波通讯技进行信标定位的方法是地面基站接收到定位信标广播的带有时间戳的数据包后直接解算出定位信标的位置，然后通过无人机的数据传输链路将定位信标的位置发送给飞机；与传统通过超带宽无线载波通讯技术进行精准定位不同的是，本发明中机载定位信标300可以通过计算与地面基站的相对位置直接解算出定位信息供飞控使用，有效避免了因无人机200数据传输链路延时、断联等故障导致飞机定位失败。
61.使用超带宽无线载波通讯技进行信标定位的方法使用的基站空间布局有限，在实际使用中大范围飞行导航定位使用差分gps卫星定位，在无人机200近场降落的时候，根据当前降落环境和天气组合使用超带宽无线载波通讯技术，差分gps和图像识别组合导航，这样由超带宽无线载波通讯定位，差分gps卫星定位和基于图像识别的视觉导航定位组成和一套互为备份冗余的组合导航系统，这样可以大大增加精准降落的成功率。
62.本发明提供的无人机精准降落的方法的有益效果：机载定位信标300可以通过计算与地面基站的相对位置直接解算出定位信息供飞控使用，有效避免了因无人机数据传输链路延时、断联等故障导致飞机定位失败，由超带宽无线载波通讯定位，差分gps卫星定位和基于图像识别的视觉导航定位组成和一套互为备份冗余的组合导航系统，这样可以大大增加精准降落的成功率。
63.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。