1、概述

　　無(wú)人機(jī)自誕生以來(lái)，主要應(yīng)用于軍事方面，作為智能化和信息化的武器，無(wú)人機(jī)在偵察、監(jiān)視、通信、遠(yuǎn)距離攻擊等方面發(fā)揮了重要的作用。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)在民用方面的應(yīng)用也越來(lái)越多，各國(guó)在無(wú)人機(jī)的民用方面逐漸開放，無(wú)人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公共安全、應(yīng)急搜救、農(nóng)林、環(huán)保、交通、通信、氣象、影視航拍等多個(gè)領(lǐng)域。

　　隨著無(wú)人機(jī)在生產(chǎn)生活中逐漸獲得更大的用途，特別是近年來(lái)誕生了無(wú)人機(jī)固定機(jī)場(chǎng)和移動(dòng)機(jī)場(chǎng)，對(duì)無(wú)人機(jī)的精準(zhǔn)識(shí)別和降落的要求也就越來(lái)越高。

　　現(xiàn)階段應(yīng)用較多的無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落方案主要有：RTK GPS和圖像識(shí)別（視覺(jué)）。

　　2. 基于RTK GPS的無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落方案

　　RTK 有兩個(gè)重要概念：固定站（也就參考站）和移動(dòng)站。固定站顧名思義就是固定在地面上為移動(dòng)站提供參考基準(zhǔn)的基站，在使用過(guò)程中不可移動(dòng)，固定基站、云基站和移動(dòng)基站都是固定站；移動(dòng)站是進(jìn)行作業(yè)的設(shè)備，它使用固定站發(fā)送來(lái)的差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行 RTK 精準(zhǔn)定位，無(wú)人機(jī)和測(cè)繪器都是移動(dòng)站。

　　RTK（Real?Time?Kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS（RTD GPS）技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)突破，它由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈、?流動(dòng)站接收機(jī)三部分組成。?在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)接收機(jī)為參考站，?對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差△X、△Y、△H，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS－84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H）。

　　無(wú)人機(jī)通過(guò)RTK GPS實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落的方式主要依靠RTK GPS定位精度可達(dá)厘米級(jí)這一特性實(shí)現(xiàn)的。只需要給定精準(zhǔn)的目標(biāo)降落位置，再結(jié)合無(wú)人機(jī)自身精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)位置即可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落。（與視覺(jué)相比）缺點(diǎn)就是：系統(tǒng)需要依賴的組件多（移動(dòng)站、固定站、天線、無(wú)線數(shù)傳等），成本昂貴。

　　3、基于圖像識(shí)別（視覺(jué)）的無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落方案

　　另一種實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落的方法是基于圖像識(shí)別（視覺(jué)）。其中，也有多種不同的實(shí)現(xiàn)方式，比如：通過(guò)識(shí)別apritag或者aruco的方式；通過(guò)深度學(xué)習(xí)識(shí)別圖像特征；通過(guò)識(shí)別紅外LED燈珠等。

　　3.1、基于Apritag或者Aruco

　　https://april.eecs.umich.edu/software/apriltag.html

　　http://www.uco.es/investiga/grupos/ava/node/26

　　AprilTag/Aruco是一個(gè)視覺(jué)基準(zhǔn)庫(kù)，在AR，機(jī)器人，相機(jī)校準(zhǔn)領(lǐng)域廣泛使用。通過(guò)特定的標(biāo)志（與二維碼相似，但是降低了復(fù)雜度以滿足實(shí)時(shí)性要求），可以快速地檢測(cè)標(biāo)志，并計(jì)算相對(duì)位姿。

　　3.2 基于識(shí)別紅外LED燈珠的方式

　　與基于apritag或者aruco不同，基于識(shí)別紅外燈珠的方式得到的是像素的相對(duì)偏移量，而不是直接就可以得到相對(duì)位置，因此基于這種方式實(shí)現(xiàn)的精準(zhǔn)降落還必須配備一個(gè)Z軸的測(cè)距傳感器才可準(zhǔn)確估計(jì)出水平的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的精準(zhǔn)降落。

　　阿木實(shí)驗(yàn)室的精準(zhǔn)降落模塊就是基于識(shí)別紅外LED燈珠的方式實(shí)現(xiàn)的。

　　模塊分為兩個(gè)部分：?jiǎn)文肯鄼C(jī)和紅外信標(biāo)

　　單目相機(jī)使用主頻為204MHz的雙核處理器，并且搭配一顆FOV為90度的鏡頭，里面運(yùn)行了基于色調(diào)的快速圖像跟蹤算法。

　　紅外信標(biāo)由30顆波長(zhǎng)為900nm的紅外LED燈矩陣組成。單目相機(jī)最遠(yuǎn)可在20米左右的距離就可追蹤到紅外信標(biāo)的紅外光源。

　　由于紅外信標(biāo)是主動(dòng)光源，相比于其他視覺(jué)方案，可在白天或者夜間都可進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別。