一種基于車載UWB的無人機回收方法及系統與流程
一種基于車載uwb的無人機回收方法及系統
技術領域
1.本發明屬于無人機回收技術領域，更具體地，涉及一種基于車載uwb 的無人機回收方法及系統。
背景技術：
2.車輛在回收車載無人機時，主要有兩種應用場景：一種是固定地點降落，另一種是在移動物體上(如行駛中的車輛)降落。固定地點降落時，無人機通過gnss導航；移動物體降落時，目前廣泛采用無人機的視覺識別測距、雷達測距，或者車輛差分定位坐標回傳無人機的方式。目前，行業內基于gnss的固定地點降落技術已經十分成熟。
3.而在移動物體(比如行駛中的車輛)上降落時，卻存在諸多問題：采用無人機視覺識別,如果出現目標體光照不足、無人機攝像頭臟污、被識別物體特征缺失(如變形、變)情況時，將無法保證準確地發現和識別目標；采用毫米波雷達測距，無人機在空中與地面垂向識別回波信號，如有回波信號即認為可降落，識別精度低，無法保證無人機準確降落在安全地點，可能存在落點偏離情況；采用車輛差分定位坐標回傳，其原理是通過車端--衛星--車端的定位方式，數據鏈條其中任一個環節出現丟失、延遲或擁擠都會造成定位失敗，無法向無人機回傳車輛位置信息，而且使用rtk需一直向供應商支付費用。
4.可見，傳統的定位技術是根據無線正弦信號的飛行時間或者信號強弱來判別物體位置，但是易受多徑或外界環境的影響，定位出的位置與實際位置存在誤差，波動較大，定位精度不高；因此，急需一種能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性、被外界干擾因素極少、使用過程無額外成本的移動回收無人機的系統及方法。
技術實現要素：
5.針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種基于車載uwb 的無人機回收方法及系統，通過在車輛上設彼此信息交互的第一uwb設備和無人機遙控單元，在無人機上設彼此信息交互的第二uwb設備和無人機飛行控制單元；通過衛星或自組網實現所述第一uwb設備和所述第二uwb 設備在空間上的信息和數據交互；通過所述無人機遙控單元向無人機發送無人機回收降落指令；第二uwb設備根據自身坐標和所述第一uwb設備的坐標確定無人機相對于車輛的位置和高度；通過所述無人機飛行控制單元控制無人機飛行姿態，并向第二uwb設備實時反饋無人機飛行狀態信息并傳送給車輛的第一uwb設備；通過所述第一uwb設備組成系統定位的基礎網絡形成車輛坐標系，并向所述無人機的第二uwb設備回傳降落位置坐標，同時為所述無人機指明航向角度；本發明能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性、被外界干擾因素極少，使用過程無額外成本；能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性，被外界干擾因素極少，使用過程無額外成本；能夠解決傳統的定位技術根據無線正弦信號的飛行時間或者信號強弱來判別物體位置，易受多徑或外界環境影響，定位位置與實際位置存在誤差，波動較大，定位精度不高的問題。
6.為了實現上述目的，本發明的一個方面提供一種基于車載uwb的無人機回收方法，
其特征在于，包括如下步驟：
7.s1：開始回收階段，車輛通過無人機遙控單元向無人機發送回收指令，無人機的第二uwb設備通過無人機飛行控制單元判斷回收條件滿足“處于在飛狀態”時，無人機飛行控制單元向車輛發送“處于在飛狀態”指令，車輛上的第一uwb設備接受后傳輸至無人機遙控單元，無人機遙控單元控制第一uwb設備開放基礎網絡，允許無人機的第二uwb設備納入車輛坐標網絡；
8.s2：進入準備回收階段，無入機抵近車輛，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備基礎網絡坐標判定回收條件滿足“無人機納入基礎網絡”時，無人機飛行控制單元將飛行坐標系切換為車輛坐標系，車輛上無人機遙控單元反饋車輛坐標系的降落坐標至車輛第一uwb設備，車輛第一uwb 設備發送降落坐標至無人機第二uwb設備，無人機第二uwb設備將降落坐標發送至無人機飛行控制單元，無人機飛行控制單元按照降落坐標在控制自身飛行姿態的同時，縮小與降落坐標相對距離；
9.s3：進入準備降落階段，無人機進一步抵近車輛，繼續縮小第二uwb 設備自身標簽和第一uwb設備降落坐標的相對距離，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備基礎網絡坐標判定降落條件滿足“無人機與車輛相對速度等于零，和第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離≤0.3 米”時，無人機飛行控制單元將控制無人機以降落坐標為目標執行降落動作；
10.s4：進入完成降落階段，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備降落坐標判定降落條件滿足“無人機與車輛相對速度等于零和無人機與車輛相對垂直高度≤0.1米”時，則無人機飛行控制單元控制無人機停止飛行，無人機遙控單元通過顯示屏顯示“回收完成”提醒，無人機回收操作結束。
11.進一步地，步驟s1還包括：若無人機飛行控制單元判斷不滿足回收條件，無人機處于“降落過程”、“關機”或“失聯”狀態；
12.無人機處于降落過程中時，無人機飛行控制單元發送“無人機處于降落過程”指令，指令經第二uwb設備發送給第一uwb設備，第一uwb設備接收指令后傳輸至無人機遙控單元，無人機遙控單元接收到指令后結束回收流程；
13.無人機關機、失聯時，車輛上第一uwb設備發送回收指令3秒后無人機上的第二uwb設備無應答，則第一uwb設備發送通訊超時指令至無人機遙控單元，無人機遙控單元接收到指令后結束回收流程。
14.進一步地，步驟s2還包括：若第二uwb設備判定第二uwb設備和第一 uwb設備未納入基礎網絡，則無人機飛行控制單元控制無人機復飛。
15.進一步地，步驟s3還包括：若第二uwb設備判定降落條件為無人機與車輛相對速度＞0，或第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離＞ 0.3米，則無人機飛行控制單元控制無人機執行復飛。
16.進一步地，步驟s4還包括：若第二uwb設備判定降落條件為無人機與車輛的相對速度＞0，或無人機與車輛的相對垂直高度＞0.1米，則無人機飛行控制單元控制無人機執行復飛。
17.本發明的另一個方面提供一種基于車載uwb的無人機回收系統，包括設于車輛上彼此信息交互的第一uwb設備、無人機遙控單元、設于無人機上彼此信息交互的第二uwb設
備和無人機飛行控制單元；其中，
18.所述第一uwb設備和所述無人機遙控單元均與所述車輛的車身控制器相連；所述第一uwb設備與所述車身控制器之間、所述無人機遙控單元與所述車身控制器之間均采用udp方式交互；
19.所述第一uwb設備通過有線方式與車輛上的所述無人機遙控單元實現信息交互；所述第一uwb設備通過組成系統定位的基礎網絡形成車輛坐標系，并向所述無人機回傳降落位置坐標，同時為所述無人機指明航向角度；
20.所述第二uwb設備通過有線方式與無人機實現信息交互；所述第一uwb 設備和所述第二uwb設備在空間上通過衛星或自組網實現信息和數據交互；
21.所述無人機遙控單元具備人機交互功能；通過所述無人機遙控單元向無人機發送無人機回收降落指令；所述第二uwb設備根據自身坐標和所述第一uwb設備的坐標能夠確定無人機相對于車輛的位置和高度；
22.所述無人機飛行控制單元用于控制無人機飛行姿態，并實時反饋無人機飛行狀態信息。
23.進一步地，所述第一uwb設備包括第一天線和第一網絡交換機，通過車輛電池實現供電；所述第一uwb設備通過第一網絡交換機與所述車輛進行信息交互；
24.所述第二uwb設備通過無人機電池供電，包括第二天線和第二網絡交換機，所述第二uwb設備通過第二網絡交換機與無人機進行信息交互，用于控制納入和退出所述第一uwb設備的基礎網絡。
25.進一步地，所述車輛與所述無人機遙控單元通過有線通訊方式實現數據交互；所述無人機與所述無人機遙控單元通過無線方式實現數據交互；
26.所述無人機遙控單元上設有有顯示屏和按鈕，通過所述顯示屏顯示所述無人機的狀態信息參數、設定參數信息、時間、gps位置以及無人機攝像頭視頻回傳影像；
27.通過所述按鈕對所述顯示屏的菜單進行選擇和操作；
28.所述無人機遙控單元根據所述第一uwb設備的標簽位置信息確定所述無人機的降落位置。
29.進一步地，所述無人機遙控單元根據所述第一uwb設備的標簽位置信息確定所述無人機的降落位置；降落位置為所述第一uwb設備組成基礎網絡圖形的質心位置；
30.通過所述第二uwb設備定義移動無人機標簽，每個無人機標簽身份信息唯一，無人機標簽身份信息數據通過有線和無線方式同時向外發送；無人機標簽相對于車輛坐標系為可移動物體標簽；無人機標簽通過握手報文方式納入基礎網絡，或者在超出最大通訊距離時退出基礎網絡。
31.進一步地，所述無人機在正常飛行時，所述車輛上的所述無人機遙控單元使用gnss系統，以地球坐標系作為導航系統；
32.所述無人機在回收降落時，在納入車輛的基礎網絡后以車輛坐標系作為導航系統；
33.所述無人機在飛，且未納入基礎網絡或退出基礎網絡時，將使用自身 gnss系統飛行和定位；
34.所述無人機納入基礎網絡后，根據車輛坐標系中各相對位置得到相對于車輛
坐標系的距離；根據往返標簽之間的數據飛行時間得到車輛的地球坐標系速度、加速度、航向和角度數據。
35.總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
36.(1)本發明的一種基于車載uwb的無人機回收系統及方法，通過在車輛上設第一uwb設備和無人機遙控單元，在無人機上設第二uwb設備和無人機飛行控制單元，通過無人機遙控單元向無人機發送回收指令，通過無人機飛行控制單元判斷回收條件滿足處于在飛狀態時則進入準備回收階段；無入機抵近車輛，第二uwb設備判定回收條件滿足無人機納入基礎網絡時進入準備降落階段；無人機進一步抵近車輛，通過第二uwb設備判定降落條件滿足無人機與車輛相對速度等于零和第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離≤0.3米，無人機飛行控制單元控制無人機執行降落動作；第二uwb設備判定降落條件滿足無人機與車輛相對速度等于零和無人機與車輛相對垂直高度≤0.1米時無人機飛行控制單元控制無人機停止飛行，無人機回收結束；本發明通過uwb實現數據傳輸同時，通過數據的飛行時間測量距離，當測距的坐標點數量足夠多時可以滿足速度、加速度、航向和角度的測量；本發明能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性、被外界干擾因素極少，使用過程無額外成本；能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性，被外界干擾因素極少，使用過程無額外成本；能夠解決傳統的定位技術根據無線正弦信號的飛行時間或者信號強弱來判別物體位置，易受多徑或外界環境影響，定位位置與實際位置存在誤差，波動較大，定位精度不高的問題。
37.(2)本發明的一種基于車載uwb的無人機回收系統及方法，采用的uwb (超寬帶技術)定位是高精度定位的一種，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點，在室內或者建筑物比較密集的場合可以獲得良好的定位效果，同時在進行測距、定位、跟蹤時也能達到更高的精度。超寬帶技術應用于室內靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導航，且能提供十分精確的定位精度；超寬帶技術利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，其所占的頻譜范圍很寬，并且時間分辨率較高。
附圖說明
38.圖1為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收方法的流程示意圖；
39.圖2為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的結構示意圖；
40.圖3為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的車輛內部交互結構示意圖；
41.圖4為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的無人機內部交互結構示意圖；
42.圖5為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的無人機與車輛之間的交互結構示意圖；
43.圖6為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的車輛uwb 的組成示意圖；
44.圖7為本發明實施例一種基于車載uwb的無人機回收系統的移動標簽和基礎網絡的交互結構示意圖。
45.在所有附圖中，同樣的附圖標記表示相同的技術特征，具體為：1-車輛、11-第一uwb設備、12-無人機遙控單元、13-車身控制器、2-無人機、 21-第二uwb設備、22-無人機飛行控制單元；
46.udp為無連接的傳輸協議，該協議稱為用戶數據報協議；
47.uwb，ultra wide band，為超寬帶技術，是一種無線載波通信技術；
48.gnss為全球導航衛星系統；
49.ins為慣性導航系統；
50.rtk，real time kinematic，為實時動態載波相位差分技術；
51.bcm，body control manger，為車身控制器。
具體實施方式
52.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
53.此外，術語“第一”、“第二”......僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
54.如圖1-圖7所示，本發明的一個方面提供一種基于車載uwb的無人機回收系統，包括設于車輛1上的第一uwb設備11、無人機遙控單元12、設于無人機2上的第二uwb設備21和無人機飛行控制單元22；所述第一uwb 設備11通過有線方式與車輛上的所述無人機遙控單元12實現信息交互；所述第一uwb設備11通過組成系統定位的基礎網絡形成車輛坐標系，并向所述無人機2回傳降落位置坐標，同時為所述無人機2指明航向角度；所述第二uwb設備21通過有線方式與無人機2實現信息交互；所述第一uwb 設備11和所述第二uwb設備21在空間上通過衛星或自組網實現信息和數據交互；所述無人機遙控單元12具備人機交互功能，所述無人機遙控單元 12能夠向無人機發送無人機回收降落指令；所述第二uwb設備21通過自身坐標和所述第一uwb設備11的坐標能夠確定無人機相對于車輛的位置和高度；所述無人機飛行控制單元22負責控制無人機飛行姿態，并能實時反饋無人機飛行狀態信息。
55.進一步地，如圖1-圖7所示，所述第一uwb設備11和所述無人機遙控單元12均與所述車輛1的車身控制器13相連；所述第一uwb設備11與所述車身控制器13之間、所述無人機遙控單元12與所述車身控制器13之間均采用udp方式交互；所述第一uwb設備11由車輛電池供電，包括第一天線和第一網絡交換機；所述第一uwb設備11通過第一網絡交換機與所述車輛1進行信息交互，所述第二uwb設備21由無人機電池供電，包括第二天線和第二網絡交換機，所述第二uwb設備21通過第二網絡交換機與無人機 2進行信息交互，能夠納入和退出所述第一uwb設備11的基礎網絡。
56.進一步地，如圖1-圖7所示，無人機遙控單元12包括無線通訊和有線通訊兩種方式，車輛1以有線通訊方式與無人機遙控單元12實現數據交互，無人機2以無線方式與無人機遙控單元12實現數據交互；所述無人機遙控單元12上設有有顯示屏和按鈕，所述顯示屏
能夠顯示所述無人機2的狀態信息參數、設定參數信息、時間、gps位置以及無人機攝像頭視頻回傳影像，所述按鈕可以對所述顯示屏的菜單進行選擇和操作；所述無人機遙控單元 12能夠通過屏幕顯示所述無人機2回收過程的狀態提示；所述無人機遙控單元12根據所述第一uwb設備11的標簽位置信息確定所述無人機2的降落位置。
57.進一步地，如圖1-圖7所示，所述第一uwb設備11作為車輛坐標系中的，組成基礎網絡，每個的身份獨立且唯一；數據通過有線和無線方式同時向外發送；降落位置為所述第一uwb設備11組成基礎網絡圖形的質心位置，基礎網絡能夠同時允許多個移動標簽的納入和退出，通過納入或退出的標簽信息確定無人機編號；所述第二uwb設備21用于定義移動物體標簽，每個定位標簽身份信息唯一，標簽身份信息數據通過有線和無線方式同時向外發送；無人機標簽相對于車輛坐標系為可移動物體標簽，每個標簽獨立且唯一；無人機標簽通過握手報文方式納入基礎網絡，或者在超出最大通訊距離時退出基礎網絡，
58.進一步地，所述無人機2在正常飛行時，所述車輛1上的所述無人機遙控單元12使用gnss系統，以地球坐標系作為導航系統；無人機2在回收降落時，在納入車輛1基礎網絡以后使用車輛uwb定位系統，以車輛坐標系作為導航系統；當無人機2在飛，未納入基礎網絡或退出基礎網絡時，將使用自身gnss系統飛行和定位；當無人機2納入基礎網絡后，車輛坐標系中各相對位置已知，無人機2得到相對于車輛坐標系的距離，根據往返標簽之間的數據飛行時間，無人機2可以得到車輛的地球坐標系速度、加速度、航向和角度數據；
59.進一步地，回收無人機時，車輛1通過無人機遙控單元12向無人機2 發送回收指令，回收指令經過第一uwb設備11向無人機2的第二uwb設備 21發送，第二uwb設備21接收到回收指令后，無人機飛行控制單元22判斷是否無人機處于“在飛狀態”；若無人機處于在飛狀態，則無人機飛行控制單元22發送指令，指令經第二uwb設備21發送，第一uwb設備11接收，第一uwb設備接收到指令后傳輸至無人機遙控單元12，無人機遙控單元12接收到指令后將允許第一uwb設備開放基礎網絡，允許準備將第二uwb 設備納入車輛坐標網絡；若無人機處于降落過程中，則無人機飛行控制單元22發送指令，指令經第二uwb設備21發送，第一uwb設備11接收，第一uwb設備接收到指令后傳輸至無人機遙控單元12，無人機遙控單元12接收到指令，結束回收流程；若無人機關機、失聯，第一uwb設備發送回收指令3秒后第二uwb設備無應答，則第一uwb設備發送通訊超時指令至無人機遙控單元12，無人機遙控單元12接收到指令，結束回收流程；
60.若第二uwb設備21的自身標簽納入第一uwb設備11的基礎網絡成功，則第二uwb設備向無人機飛行控制單元22發送指令，無人機飛行控制單元 22將切換飛行坐標系為車輛坐標系；第一uwb設備11向無人機遙控單元 12發送指令，無人機遙控單元12將反饋車輛坐標系的降落坐標至第一uwb 設備11，第一uwb設備11發送降落坐標至第二uwb設備21，第二uwb設備21接收，第二uwb設備將降落坐標發送至無人機飛行控制單元22；無人機飛行控制單元22將按降落坐標，在控制自身飛行姿態的同時，繼續縮小與降落坐標相對距離；若第二uwb設備21和第一uwb設備11未納入基礎網絡，則第二uwb設備發送指令無人機飛行控制單元22接收，無人機飛行控制單元22控制無人機2復飛；
61.無人機2進一步抵近車輛1，繼續縮小第二uwb設備21自身標簽和第二uwb設備21降落坐標的相對距離，此期間第一uwb設備和第二uwb設備將一直保持車輛坐標系，第一uwb設
備持續向無人機遙控單元12發送無人機2坐標，第二uwb設備繼續向無人機飛行控制單元發送降落坐標；
62.若無人機2與車輛1相對速度＝0，且第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離≤0.3米，則無人機飛行控制單元22將控制無人機2執行降落動作；若無人機2與車輛1相對速度＞0，或第二uwb設備與第一uwb 設備的降落坐標相對距離＞0.3米，則無人機飛行控制單元22將控制無人機2執行復飛；
63.第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備的降落坐標判定降落條件，若無人機2與車輛1相對速度＝0，且無人機2與車輛1相對垂向高度≤0.1 米，則無人機飛行控制單元22控制無人機停止飛行，無人機遙控器12通過屏幕顯示“回收完成”提醒，無人機2回收操作結束；若無人機2與車輛1的相對速度＞0，或無人機2與車輛1的相對垂直高度＞0.1米，則無人機飛行控制單元22控制無人機2執行復飛。
64.本發明的一個方面提供一種基于車載uwb的無人機回收方法，包括如下步驟：
65.s1：開始回收階段，車輛1通過無人機遙控單元12向無人機2發送回收指令，無人機2的第二uwb設備21接收到回收指令后，通過無人機飛行控制單元22判斷回收條件是否滿足“處于在飛狀態”；若滿足條件，無人機飛行控制單元22向車輛發送指令，車輛的第一uwb設備11接收“處于在飛狀態”指令后傳輸至無人機遙控單元12，無人機遙控單元12控制第一 uwb設備開放基礎網絡，允許將無人機的第二uwb設備納入車輛坐標網絡；
66.若不滿足條件，則無人機飛行控制單元22向車輛發送“無人機自身狀態不能滿足回收條件，回收流程結束”指令；不滿足條件時，無人機處于“降落過程”、“關機”或“失聯”狀態；無人機處于降落過程中時，無人機飛行控制單元22發送“無人機處于降落過程”指令，指令經第二uwb 設備21發送，第一uwb設備11接收，第一uwb設備接收到指令后傳輸至無人機遙控單元12，無人機遙控單元12接收到指令，結束回收流程；無人機關機、失聯時，車輛上第一uwb設備發送回收指令3秒后無人機上的第二uwb設備無應答，則第一uwb設備發送通訊超時指令至無人機遙控單元 12，無人機遙控單元12接收到指令，結束回收流程；
67.s2：準備回收階段，無入機2抵近車輛1，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備基礎網絡坐標判定回收條件是否滿足“無人機納入基礎網絡”；若滿足條件，無人機飛行控制單元22將飛行坐標系切換為車輛坐標系，車輛上無人機遙控單元12將反饋車輛坐標系的降落坐標至車輛第一uwb 設備11，車輛第一uwb設備11發送降落坐標至無人機第二uwb設備21，無人機第二uwb設備將降落坐標發送至無人機飛行控制單元22，無人機飛行控制單元22將按降落坐標，在控制自身飛行姿態的同時，縮小與降落坐標相對距離；具體地，第二uwb設備21的自身標簽隨時準備和第一uwb設備11的基礎網絡形成自組網；第二uwb設備21的自身標簽納入第一uwb 設備11的基礎網絡成功后，第二uwb設備向無人機飛行控制單元22發送指令，無人機飛行控制單元22將切換飛行坐標系為車輛坐標系；第一uwb 設備11向無人機遙控單元12發送指令，無人機遙控單元12將反饋車輛坐標系的降落坐標至第一uwb設備11，第一uwb設備11發送降落坐標至第二 uwb設備21，第二uwb設備21接收，第二uwb設備將降落坐標發送至無人機飛行控制單元22；無人機飛行控制單元22將按降落坐標，在控制自身飛行姿態的同時，繼續縮小與降落坐標相對距離；
68.若不滿足條件，第二uwb設備21和第一uwb設備11未納入基礎網絡，則第二uwb設備向無人機飛行控制單元22發送“無人機在回收或降落過程中出現異常，無人機復飛”或“無
人機未納入基礎網絡或”指令，無人機飛行控制單元22控制無人機2復飛；
69.s3：準備降落階段，無人機進一步抵近車輛，繼續縮小第二uwb設備 21自身標簽和第二uwb設備21降落坐標的相對距離，第一uwb設備和第二 uwb設備將一直保持車輛坐標系，第一uwb設備持續向無人機遙控單元12 發送無人機2坐標，第二uwb設備繼續向無人機飛行控制單元22發送降落坐標；第二uwb設備21根據自身標簽和第一uwb設備11基礎網絡坐標判定降落條件是否滿足“無人機與車輛相對速度＝零，和第二uwb設備與第一 uwb設備的降落坐標相對距離≤0.3米”；若滿足條件，則無人機飛行控制單元22將控制無人機2以降落坐標為目標執行降落動作；若不滿足條件，即無人機2與車輛1相對速度＞0，或第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離＞0.3米，則無人機飛行控制單元22將控制無人機2執行復飛；
70.s4：完成降落階段，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備的降落坐標判定降落條件是否滿足“無人機與車輛相對速度等于零和無人機與車輛相對垂直高度≤0.1米”；若滿足條件，則無人機飛行控制單元22控制無人機停止飛行，無人機遙控單元12通過屏幕顯示“回收完成”提醒，無人機2回收操作結束；若不滿足條件，即無人機2與車輛1的相對速度＞0，或無人機2與車輛1的相對垂直高度＞0.1米，則無人機飛行控制單元22控制無人機2執行復飛。
71.本發明提供的一種基于車載uwb的無人機回收方法及系統的工作原理：在進行無人機回收時，首先通過無人機遙控單元12發送回收指令，無人機 2接收到回收指令后，判斷是否滿足回收判定條件，若滿足則進行抵近或跟飛，若不滿足則結束操作流程；然后當無人機完成抵近跟飛動作以后，進入降落環節，無人機2判定是否滿足降落判定條件，若滿足則降落，回收流程結束，若不滿足則執行復飛流程；最后判定無人機是否滿足降落成功判定條件，若符合則結束流程，若不滿足則執行復飛流程；無人機執行復飛流程后，可以通過無人機遙控單元12再次發送回收指令或結束流程；本發明能夠提高降落坐標準確性、提高降落坐標可靠性、被外界干擾因素極少，使用過程無額外成本；能夠解決傳統的定位技術易受多徑或外界環境的影響，定位出的位置與實際位置存在誤差，波動較大，定位精度不高的問題。
72.本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種基于車載uwb的無人機回收方法，其特征在于，包括如下步驟：s1：開始回收階段，車輛通過無人機遙控單元向無人機發送回收指令，無人機的第二uwb設備通過無人機飛行控制單元判斷回收條件滿足“處于在飛狀態”時，無人機飛行控制單元向車輛發送“處于在飛狀態”指令，車輛上的第一uwb設備接受后傳輸至無人機遙控單元，無人機遙控單元控制第一uwb設備開放基礎網絡，允許無人機的第二uwb設備納入車輛坐標網絡；s2：進入準備回收階段，無入機抵近車輛，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備基礎網絡坐標判定回收條件滿足“無人機納入基礎網絡”時，無人機飛行控制單元將飛行坐標系切換為車輛坐標系，車輛上無人機遙控單元反饋車輛坐標系的降落坐標至車輛第一uwb設備，車輛第一uwb設備發送降落坐標至無人機第二uwb設備，無人機第二uwb設備將降落坐標發送至無人機飛行控制單元，無人機飛行控制單元按照降落坐標在控制自身飛行姿態的同時，縮小與降落坐標相對距離；s3：進入準備降落階段，無人機進一步抵近車輛，繼續縮小第二uwb設備自身標簽和第一uwb設備降落坐標的相對距離，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備基礎網絡坐標判定降落條件滿足“無人機與車輛相對速度等于零，和第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離≤0.3米”時，無人機飛行控制單元將控制無人機以降落坐標為目標執行降落動作；s4：進入完成降落階段，第二uwb設備根據自身標簽和第一uwb設備降落坐標判定降落條件滿足“無人機與車輛相對速度等于零和無人機與車輛相對垂直高度≤0.1米”時，則無人機飛行控制單元控制無人機停止飛行，無人機遙控單元通過顯示屏顯示“回收完成”提醒，無人機回收操作結束。2.根據權利要求1所述的一種基于車載uwb的無人機回收方法，其特征在于，步驟s1還包括：若無人機飛行控制單元判斷不滿足回收條件，無人機處于“降落過程”、“關機”或“失聯”狀態；無人機處于降落過程中時，無人機飛行控制單元發送“無人機處于降落過程”指令，指令經第二uwb設備發送給第一uwb設備，第一uwb設備接收指令后傳輸至無人機遙控單元，無人機遙控單元接收到指令后結束回收流程；無人機關機、失聯時，車輛上第一uwb設備發送回收指令3秒后無人機上的第二uwb設備無應答，則第一uwb設備發送通訊超時指令至無人機遙控單元，無人機遙控單元接收到指令后結束回收流程。3.根據權利要求2所述的一種基于車載uwb的無人機回收方法，其特征在于，步驟s2還包括：若第二uwb設備判定第二uwb設備和第一uwb設備未納入基礎網絡，則無人機飛行控制單元控制無人機復飛。4.根據權利要求3所述的一種基于車載uwb的無人機回收方法，其特征在于，步驟s3還包括：若第二uwb設備判定降落條件為無人機與車輛相對速度＞0，或第二uwb設備與第一uwb設備的降落坐標相對距離＞0.3米，則無人機飛行控制單元控制無人機執行復飛。5.根據權利要求4所述的一種基于車載uwb的無人機回收方法，其特征在于，步驟s4還包括：若第二uwb設備判定降落條件為無人機與車輛的相對速度＞0，或無人機與車輛的相對垂直高度＞0.1米，則無人機飛行控制單元控制無人機執行復飛。
6.一種基于車載uwb的無人機回收系統，其特征在于，用于實現如權利要求1-5中任一項所述的一種基于車載uwb的無人機回收方法，包括設于車輛(1)上彼此信息交互的第一uwb設備(11)、無人機遙控單元(12)、設于無人機(2)上彼此信息交互的第二uwb設備(21)和無人機飛行控制單元(22)；其中，所述第一uwb設備(11)和所述無人機遙控單元(12)均與所述車輛(1)的車身控制器(13)相連；所述第一uwb設備(11)與所述車身控制器(13)之間、所述無人機遙控單元(12)與所述車身控制器(13)之間均采用udp方式交互；所述第一uwb設備(11)通過有線方式與車輛上的所述無人機遙控單元(12)實現信息交互；所述第一uwb設備(11)通過組成系統定位的基礎網絡形成車輛坐標系，并向所述無人機(2)回傳降落位置坐標，同時為所述無人機(2)指明航向角度；所述第二uwb設備(21)通過有線方式與無人機(2)實現信息交互；所述第一uwb設備(11)和所述第二uwb設備(21)在空間上通過衛星或自組網實現信息和數據交互；所述無人機遙控單元(12)具備人機交互功能；通過所述無人機遙控單元(12)向無人機(2)發送無人機回收降落指令；所述第二uwb設備(21)根據自身坐標和所述第一uwb設備(11)的坐標確定無人機相對于車輛的位置和高度；所述無人機飛行控制單元(22)用于控制無人機飛行姿態，并實時反饋無人機飛行狀態信息。7.根據權利要求6所述的一種基于車載uwb的無人機回收系統，其特征在于：所述第一uwb設備(11)包括第一天線和第一網絡交換機，通過車輛電池實現供電；所述第一uwb設備(11)通過第一網絡交換機與所述車輛(1)進行信息交互；所述第二uwb設備(21)通過無人機電池供電，包括第二天線和第二網絡交換機，所述第二uwb設備(21)通過第二網絡交換機與無人機(2)進行信息交互，用于控制納入和退出所述第一uwb設備(11)的基礎網絡。8.根據權利要求7所述的一種基于車載uwb的無人機回收系統，其特征在于：所述車輛(1)與所述無人機遙控單元(12)通過有線通訊方式實現數據交互；所述無人機(2)與所述無人機遙控單元(12)通過無線方式實現數據交互；所述無人機遙控單元(12)上設有有顯示屏和按鈕，通過所述顯示屏顯示所述無人機(2)的狀態信息參數、設定參數信息、時間、gps位置以及無人機攝像頭視頻回傳影像；通過所述按鈕對所述顯示屏的菜單進行選擇和操作；所述無人機遙控單元(12)根據所述第一uwb設備(11)的標簽位置信息確定所述無人機(2)的降落位置。9.根據權利要求8所述的一種基于車載uwb的無人機回收系統，其特征在于：所述無人機遙控單元(12)根據所述第一uwb設備(11)的標簽位置信息確定所述無人機(2)的降落位置；降落位置為所述第一uwb設備(11)組成基礎網絡圖形的質心位置；通過所述第二uwb設備(21)定義移動無人機標簽，每個無人機標簽身份信息唯一，無人機標簽身份信息數據通過有線和無線方式同時向外發送；無人機標簽相對于車輛坐標系為可移動物體標簽；無人機標簽通過握手報文方式納入基礎網絡，或者在超出最大通訊距離時退出基礎網絡。10.根據權利要求9所述的一種基于車載uwb的無人機回收系統，其特征在于：所述無人
機(2)在正常飛行時，所述車輛(1)上的所述無人機遙控單元(12)使用gnss系統，以地球坐標系作為導航系統；所述無人機(2)在回收降落時，在納入車輛(1)的基礎網絡后以車輛坐標系作為導航系統；所述無人機(2)在飛，且未納入基礎網絡或退出基礎網絡時，將使用自身gnss系統飛行和定位；所述無人機(2)納入基礎網絡后，根據車輛坐標系中各相對位置得到相對于車輛坐標系的距離；根據往返標簽之間的數據飛行時間得到車輛的地球坐標系速度、加速度、航向和角度數據。
技術總結
本發明公開了一種基于車載UWB的無人機回收方法及系統，方法包括通過無人機遙控單元向無人機發送回收指令，通過無人機飛行控制單元判斷回收條件滿足處于在飛狀態時則進入準備回收階段；無入機抵近車輛，第二UWB設備判定回收條件滿足無人機納入基礎網絡時進入準備降落階段；無人機進一步抵近車輛，通過第二UWB設備判定降落條件滿足無人機與車輛相對速度等于零和第二UWB設備與第一UWB設備的降落坐標相對距離≤0.3米，無人機飛行控制單元控制無人機執行降落動作；第二UWB設備判定降落條件滿足無人機與車輛相對速度等于零和無人機與車輛相對垂直高度≤0.1米時無人機飛行控制單元控制無人機停止飛行，無人機回收結束。無人機回收結束。無人機回收結束。
