CN108121360B - 一种无人机定位控制方法及货运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机定位控制方法及货运系统，通过无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置；拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像，并将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行；无人机下降设定高度后，拍摄获取当前目标子区域的整体图像；若该整体图像中所包含的停机窗格数量≤设定数量，则无人机降落至目标停机窗格；否则重复执行上述步骤，直至无人机降落至目标停机窗格；实现了无人机准确进入目标停机窗格。

Description

一种无人机定位控制方法及货运系统

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体地说，是涉及一种无人机定位控制方法及货运系统。

背景技术

无人机，作为一种新兴的消费电子产品正逐渐走进寻常百姓的生活，娱乐之余，为人们观察世界提供了新的方式。同时，在交通日益拥堵的今天，无人机提供的立体化运输也为快递行业提供了一种新的选择—空中投递。早在2013年6月，Matternet公司在海地和多米加共和国部分地区测试了无人机投递系统，同年九月，顺丰也完成了自主设计的无人机系统内部测试，无人机投递正逐渐成为快递行业的发展方向。

无人机在进行降落的过程中，需要确定降落窗格的精确位置。以臂展60厘米的无人机，边长1.5米*1.5米的降落窗格为例，容差范围仅为45厘米。以目前GPS、WIFI、蓝牙的定位精度无法进行准确停靠（GPS民用最高精度为3m）。

发明内容

本发明提供了一种无人机定位控制方法，解决了现有技术中无法准确降落至停机窗格的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种无人机定位控制方法，所述无人机的货运平台顶面的所有停机窗格的顶部形成无人机可以识别的图像；所述控制方法包括:

（1）无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置；

（2）拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像，并将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；

（3）无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行；

（4）无人机下降设定高度后，拍摄获取当前目标子区域的整体图像；判断该整体图像中所包含的停机窗格数量是否≤设定数量；

若是，则无人机降落至目标停机窗格；

若否，则将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；返回步骤（3）。

进一步的，如果货运平台设计有多个，则步骤（1）具体包括：无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标货运平台及其所有停机窗格的排列位置、目标停机窗格；然后无人机通过GPS定位，飞行至目标货运平台上空，与目标货运平台建立无线通信连接，然后执行步骤（2）至（4）。

又进一步的，每个货运平台的所有停机窗格呈正方形排列；所述将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，具体包括：将当前图像所包含的停机窗格平均划分为四个正方形的子区域，所述四个正方形子区域包含的停机窗格的数量相等。

更进一步的，在每个正方形子区域中位于四个角上的停机窗格，其中一个停机窗格的颜色与其他三个不同。

优选的，所述设定数量为16。

再进一步的，所述无人机降落至目标停机窗格之后，所述方法还包括：判断目标停机窗格下方的维护层是否空闲；若是，则无人机下落至维护层进行维护，维护后下落至运输层抓取货物，然后离开运输层。

优选的，所述无人机下落至维护层进行维护，具体包括：获取无人机存储器中存储的本次飞行历程，并更新下次飞行历程；检测无人机电池电量，根据下次飞行历程判断是否更换电池或充电；对无人机进行检修；对无人机进行降温；根据下次抓取的货物匹配更换相应的运输套件。

一种货运系统，包括无人机和货运平台；所述货运平台包括总控室以及由上至下依次布设的停机层、维护层、运输层；所述停机层包括多个方形停机窗格，每个所述的停机窗格的顶部均具有可以开闭的顶板；所述顶板上表面布设有黑色或白色涂层；所述维护层包括多个维护格，多个停机窗格与多个维护格一一对应，上下布设；在所述停机窗格与其下方对应的维护格之间设置有可以开闭的第一翻板，在所述维护格与运输层之间也设置有可以开闭的第二翻板；所述无人机执行上述的控制方法，降落至停机窗格。

进一步的，在所述停机窗格两个相对侧板的顶部分别固定有顶部管状电机，所述顶板设计有两个，所述两个顶板与两个顶部管状电机一一对应，所述顶板的一端与对应的顶部管状电机的输出轴固定连接，所述顶板的另一端为自由端；在所述停机窗格两个相对侧板的底部分别固定有第一管状电机，所述第一翻板设计有两个，所述两个第一翻板与两个第一管状电机一一对应，所述第一翻板的一端与对应的第一管状电机的输出轴固定连接，所述第一翻板的另一端为自由端；在所述维护格两个相对侧板的底部分别固定有第二管状电机，所述第二翻板设计有两个，所述两个第二翻板与两个第二管状电机一一对应，所述第二翻板的一端与对应的第二管状电机的输出轴固定连接，所述第二翻板的另一端为自由端。

又进一步的，在所述停机窗格一个侧板的顶部固定有顶部管状电机，所述顶板的一端与顶部管状电机的输出轴固定连接，所述顶板的另一端为自由端；在所述停机窗格一个侧板的底部固定有第一管状电机，所述第一翻板的一端与第一管状电机的输出轴固定连接，所述第一翻板的另一端为自由端；在所述维护格一个侧板的底部固定有第二管状电机，所述第二翻板的一端与第二管状电机的输出轴固定连接，所述第二翻板的另一端为自由端。

优选的，在所述停机窗格内设置有控制器和红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至该控制器，该控制器控制顶部管状电机和第一管状电机的运行；该控制器与总控室进行通信；在所述维护格内设置有控制器和红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至该控制器，该控制器控制第二管状电机的运行；该控制器与总控室进行通信；该控制器与对应停机窗格内的控制器进行通信；在所述每个维护格下方的运输层内设置有红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至维护格内的控制器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的无人机定位控制方法及货运系统，实现了无人机准确进入目标停机窗格，解决了现有技术中无人机无法准确降落至停机窗格的问题，实现了无人机的快速准确停靠。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明提出的货运系统的货运平台的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中的部分结构示意图；

图3是图1中的部分结构示意图；

图4是图1中的运输层的结构示意图；

图5是本发明提出的无人机定位控制方法的一个实施例的流程图；

图6是停机平台所有停机窗格的排列位置图；

图7是无人机拍摄获取的一个图像；

图8是无人机拍摄获取的又一个图像；

图9是无人机拍摄获取的再一个图像。

附图标记：

P、货运平台；

1、停机层；1-1、停机窗格；1-2、红外传感器；1-3、第一翻板；1-4、第一管状电机；1-5、顶板；1-6、顶部管状电机；

2、维护层；2-1、维护格；2-2、红外传感器；2-3、第二翻板；2-4、第二管状电机；

3、运输层；3-1、货物入口；3-2、无人机出口；3-3、传送带。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本实施例提出了一种无人机定位控制方法及货运系统，解决了现有技术中无人机无法准确降落至停机窗格的问题，实现了无人机的准确停靠。下面对货运系统以及无人机定位控制方法进行说明。

本实施例的货运系统，主要包括无人机和货运平台P。货运平台P，主要包括总控室以及由上至下依次布设的停机层1、维护层2、运输层3等；停机层1包括多个方形停机窗格1-1，每个停机窗格1-1的顶部均具有可以开闭的顶板1-5；所述顶板上表面布设有黑色或白色涂层；所述维护层2包括多个方形维护格2-1，多个停机窗格1-1与多个维护格2-1一一对应，上下布设；在停机窗格1-1与其下方对应的维护格2-1之间设置有可以开闭的第一翻板1-3，在维护格2-1与运输层3之间也设置有可以开闭的第二翻板2-3，参见图1至图4所示。

停机层1的所有停机窗格1-1等间隔布设且成正方形排列，即成多行多列的正方形排列，相适应的，维护层2的所有维护格2-1等间隔布设，且成多行多列的正方形排列。

本实施例的货运系统，由于货运平台的停机层1包括多个停机窗格1-1，在无人机返回到平台上空后，无需等待人工调度，可直接飞行到目标停机窗格内，然后下落至对应的维护格内进行维护（如整机检修、更换电池、更换运输套件等），最后下落至运输层，拾取货物离开；货运平台采用这种由上至下的三层叠加设计，避免了平台上空拥堵，提高了无人机的通行速度，使得整个货物平台运转顺畅、高效，解决了现有技术中工作效率低的问题，提高了整个货物平台的工作效率，便于维护管理；通过设计可以开闭的顶板，打开时便于无人机飞入停机窗格，关闭时可以避免杂物、灰尘、雨水等进入停机窗格，保证停机窗格内部的安全、卫生和使用寿命；通过设计可以开闭的第一翻板，既便于无人机下落至维护格，又间隔了停机窗格和维护格，避免互相影响；通过设计可以开闭的第二翻板，既便于无人机下落至运输层，又间隔了维护格和运输层。

每个停机窗格顶部的顶板1-5上表面布设有黑色或白色涂层，以便于无人机识别定位目标停机窗格。

在停机窗格1-1两个相对侧板的顶部分别固定有顶部管状电机1-6，顶板1-5设计有两个，两个顶板1-5与两个顶部管状电机1-6一一对应，顶板1-5的一端为固定端，固定端与对应的顶部管状电机1-6的输出轴固定连接，顶板1-5的另一端为自由端。通过顶部管状电机1-6，控制顶板1-5的自由端绕固定端转动。两个顶板1-5闭合时，即两个顶板1-5处于水平状态时，两个顶板1-5的自由端抵靠在一起。两个顶板1-5打开时，即两个顶板1-5处于竖直状态。采用两个顶部管状电机1-6以及两个顶板1-5，结构简单、便于实现，成本低，便于控制，既便于无人机飞入停机窗格，又便于保证停机窗格内部的安全性。

作为本实施例的另一种优选设计方案，为了进一步简化结构设计，降低成本，只设计一个顶部管状电机、一个顶板，即，在停机窗格1-1一个侧板的顶部固定有顶部管状电机1-6，顶板1-5的一端为固定端，固定端与顶部管状电机1-6的输出轴固定连接，顶板1-5的另一端为自由端。通过顶部管状电机1-6，控制顶板1-5的自由端绕固定端转动，实现顶板1-5的打开或闭合。顶板1-5闭合时，即顶板1-5处于水平状态，其自由端与该侧板的相对侧板抵接。

在停机窗格1-1两个相对侧板的底部分别固定有第一管状电机1-4，第一翻板1-3设计有两个，两个第一翻板1-3与两个第一管状电机1-4一一对应，第一翻板1-3的一端为固定端，固定端与对应的第一管状电机1-4的输出轴固定连接，第一翻板1-3的另一端为自由端。通过第一管状电机1-4，控制第一翻板1-3的自由端绕固定端转动。两个第一翻板1-3闭合时，即两个第一翻板1-3处于水平状态时，两个第一翻板1-3的自由端抵靠在一起，参见图2所示。两个第一翻板1-3打开时，即两个第一翻板1-3处于竖直状态，参见图3所示。采用两个第一管状电机1-4以及两个第一翻板1-3，结构简单、便于实现，成本低，便于控制，既便于无人机下落至维护格，又间隔了停机窗格和维护格，避免互相影响。

作为本实施例的另一种优选设计方案，为了进一步简化结构设计，降低成本，只设计一个第一管状电机、一个第一翻板，即，在停机窗格1-1一个侧板的底部固定有第一管状电机1-4，第一翻板1-3的一端为固定端，固定端与第一管状电机1-4的输出轴固定连接，第一翻板1-3的另一端为自由端。通过第一管状电机1-4，控制第一翻板1-3的自由端绕固定端转动，实现第一翻板的打开或闭合。第一翻板1-3闭合时，即第一翻板1-3处于水平状态，其自由端与该侧板的相对侧板抵接。

在维护格2-1两个相对侧板的底部分别固定有第二管状电机2-4，第二翻板2-3设计有两个，两个第二翻板2-3与两个第二管状电机2-4一一对应，第二翻板2-3的一端为固定端，固定端与对应的第二管状电机2-4的输出轴固定连接，第二翻板2-3的另一端为自由端。通过第二管状电机2-4，控制第二翻板2-3的自由端绕固定端转动。两个第二翻板2-3闭合时，即两个第二翻板2-3处于水平状态时，两个第二翻板2-3的自由端抵靠在一起。两个第二翻板2-3打开时，即两个第二翻板2-3处于竖直状态。采用两个第二管状电机2-4以及两个第二翻板2-3，结构简单、便于实现，成本低，便于控制，既便于无人机下落至运输层，又间隔了维护格和运输层。

作为本实施例的另一种优选设计方案，为了进一步简化结构设计，降低成本，只设计一个第二管状电机、一个第二翻板，即，在维护格2-1一个侧板的底部固定有第二管状电机2-4，第二翻板2-3的一端为固定端，固定端与第二管状电机2-4的输出轴固定连接，第二翻板2-3的另一端为自由端。通过第二管状电机2-4，控制第二翻板2-3的自由端绕固定端转动，实现第二翻板的打开或闭合。第二翻板2-3闭合时，即第二翻板2-3处于水平状态，其自由端与该侧板的相对侧板抵接。

在本实施例中，在每个停机窗格1-1内均设置有控制器和红外传感器1-2，红外传感器1-2检测该停机窗格1-1内是否有无人机，并将检测信号发送至控制器，该控制器根据接收到的信号控制顶部管状电机1-6运转，继而控制顶板1-5的开闭。通过设计红外传感器1-2检测该停机窗格1-1内是否有无人机，在没有无人机时，控制顶板1-5打开，平台上空的无人机可以下落至停机窗格1-1，避免在停机窗格1-1内发生撞机事件，提高了无人机的安全性。

停机窗格1-1内的控制器还控制第一管状电机1-4的运行；该控制器还与总控室进行通信，向总控室发送信息，并接收总控室的控制。

总控室与各个控制器连接通信，控制整个平台的运行。总控室与其他各个控制器通过有线或无线通信方式（如WIFI或蓝牙等）进行通信。

在本实施例中，在每个维护格2-1内均设置有控制器和红外传感器2-2，红外传感器2-2检测该维护格2-1内是否有无人机，并将检测信号发送至该控制器，该控制器将接收到的信号发送至该维护格2-1上方对应的停机窗格1-1内的控制器，停机窗格1-1内的控制器根据接收到的信号控制第一管状电机1-4运转，继而控制第一翻板1-3的开闭。在维护格2-1内没有无人机时，控制第一翻板1-3打开，停机窗格1-1内的无人机可以下落，避免在维护格2-1内发生撞机事件，提高了无人机的安全性。

维护格2-1内的控制器还控制第二管状电机2-4的运行；该控制器还与总控室进行通信，向总控室发送信息，并接收总控室的控制。

在本实施例中，在每个维护格2-1下方的运输层3内设置有红外传感器，该红外传感器检测维护格2-1下方的运输层内是否有无人机，并将检测信号发送至该维护格2-1内的控制器，维护格2-1内的控制器根据接收到的信号控制第二管状电机2-4运转，继而控制第二翻板2-3的开闭。在维护格2-1下方的运输层没有无人机时，控制第二翻板2-3打开，维护格2-1内的无人机可以下落，避免运输层内发生撞机事件，提高了无人机的安全性。

运输层3的左侧板或右侧板具有货物入口3-1，运输层的前端具有无人机出口3-2，参见图4所示，即货物“左/右进、前出”。在运输层3内设置有多条传送带3-3，货物放置在传送带3-3上。多条传送带3-3水平且等间隔布设，以提高货物放置的均匀性，便于无人机拾取货物。传送带3-3的条数与维护格的行数（即停机窗格的行数）相等。即每一行维护格的下方均具有一条传送带3-3，便于无人机拾取货物。无人机从维护格下落至运输层后，拾取传动带3-3上的货物，然后从无人机出口3-2离开。

为了进一步提高停机窗格1-1内的安全性，在停机窗格1-1内设置有报警器，停机窗格1-1内的控制器控制报警器的运行。为了进一步提高维护格2-1内的安全性，在维护格2-1内设置有报警器，维护格2-1内的控制器控制报警器的运行。

本实施例的货运平台，能够满足多台无人机进行快速停靠、检修以及拾取货物的要求，满足快递行业对空中运输高效准确的需求。

基于上述货运系统的设计，本实施例还提出了一种无人机定位控制方法，每个停机窗格顶部的顶板布设有黑色或白色涂层，形成无人机可以识别的图像。也就是说，有的停机窗格顶部布设有黑色涂层，有的停机窗格顶部布设有白色涂层，所有的停机窗格形成大面积的色块，供无人机识别。

所述控制方法具体包括下述步骤，参见图5所示。无人机通过执行下述步骤，准确降落至目标停机窗格。

步骤S11：无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置。

无人机在返回目标货运平台的途中，由GPS进行指引，飞行到目标货运平台上空。无人机在距离水平面第一设定高度时，如距离目标货运平台顶面300米时，通过WIFI与目标货运平台的总控室连接通信，获得目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置。

如果货运平台设计有多个，则该步骤具体包括：无人机在飞行到货运平台上空，距离水平面第一设定高度时，获得目标货运平台、目标货运平台的所有停机窗格的排列位置、目标停机窗格；然后无人机通过GPS定位，飞行至目标货运平台上空，与目标货运平台建立无线通信连接。由于货运平台面积较大，通过GPS定位即可准确飞行到目标货运平台上空。

无人机与目标货运平台的无线通信连接，可通过WIFI或蓝牙实现。

步骤S12：无人机拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像，并将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域。

根据图像识别技术对当前图像进行识别，识别出当前图像所包含的所有停机窗格。将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，由于已经获知目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置，因此可以在该多个子区域中确定出目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域。

步骤S13：无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行。

步骤S14：无人机下降设定高度后，拍摄获取当前目标子区域的整体图像。

无人机朝当前目标子区域方向降落飞行，下降设定高度，如下降了150m，此时距离货运平台顶面150m，位于当前目标子区域上方，拍摄获取当前目标子区域的整体图像。

步骤S15：无人机判断该整体图像中所包含的停机窗格数量是否≤设定数量。

若是，说明该整体图像中所包含的停机窗格数量较少，无人机通过机器视觉定位算法即可准确定位目标停机窗格，因此，执行步骤S16：无人机降落至目标停机窗格。

若否，说明该整体图像中所包含的停机窗格数量较多，无人机还是无法直接通过机器视觉定位算法准确定位目标停机窗格，则执行步骤S17。

机器视觉定位算法为现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，所述设定数量为16，即停机窗格数量为4×4。当该整体图像中所包含的停机窗格数量≤4×4时，无人机通过机器视觉定位算法即可准确定位目标停机窗格，无需将该整体图像继续划分子区域，缩短了无人机定位至目标停机窗格的时间，实现无人机准确快速地停靠目标停机窗格。

步骤S17：无人机将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，由于已经获知目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置，因此可以在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域，并返回步骤S13。

本实施例的无人机定位控制方法，通过（1）无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置；（2）拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像，并将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；（3）无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行；（4）无人机下降设定高度后，拍摄获取当前目标子区域的整体图像；判断该整体图像中所包含的停机窗格数量是否≤设定数量；若是，则无人机降落至目标停机窗格；若否，则将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域，返回步骤（3），重复执行步骤（3）和（4），直至无人机降落至目标停机窗格；实现了无人机准确进入目标停机窗格，解决了现有技术中无人机无法准确降落至停机窗格的问题，实现了无人机的快速准确停靠。

在本实施例中，每个货运平台的所有停机窗格呈正方形排列。在步骤S12、S17中，所述将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，具体包括：将当前图像所包含的停机窗格平均划分为四个正方形的子区域，四个正方形子区域包含的停机窗格的数量相等，以便于后续进一步的划分，便于无人机的定位。

在本实施例中，在每个正方形子区域中位于四个角上的停机窗格，其中一个停机窗格的颜色与其他三个不同，以便于无人机根据该特征调整飞行姿态，确定飞行方向，朝当前目标子区域方向降落飞行。

下面，以货运平台包括16×16个停机窗格为例，对本实施例的控制方法进行详细说明。

假设，货运平台共包括16×16个停机窗格，排成16行16列，每个窗格为正方形，窗格尺寸为1.5米×1.5米，相邻两个窗格之间具有设定间距（如60厘米）。所有停机窗格的排列位置为：窗格序号按照从左到右、从上到下的顺序排列，如，第1行窗格的序号为D1～D16，第2行窗格的序号为D17～D32，……，依次类推，第16行窗格的序号为D241～D256。目标停机窗格为D49号窗格，位于第4行第1列，参见图6所示。

步骤S21：无人机在距离水平面第一设定高度时，如距离货运平台顶面300米时，与货运平台的总控室通过WIFI连接，获取货运平台的总控室发送的目标停机窗格（即D49号窗格）以及所有停机窗格的排列位置，参见图6所示。

步骤S22：无人机拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像。由于此时无人机飞行高度较高，距离货运平台顶面较远，因此获取的图像如图7所示。从图7中可以看出，四个角上的停机窗格中，其中一个窗格的颜色与其他三个不同，无人机据此调整自身姿态，飞行到所有窗格的中心位置，并使得D1号窗格位于无人机机头左上方。将图7中所包含的停机窗格平均划分为四个正方形的子区域：左上子区域、右上子区域、左下子区域、右下子区域。由于已经获知目标停机窗格D49以及所有停机窗格的排列位置，因此确定D49号窗格位于该左上子区域，将该左上子区域作为当前目标子区域。

步骤S23：无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行。

步骤S24：无人机飞行到距离货运平台顶面150m处，位于目标子区域上方，拍摄获取当前目标子区域的整体图像，参见图8所示。

步骤S25：该整体图像中所包含的停机窗格数量为8×8，大于设定数量16。则继续执行步骤S26。

步骤S26：从图8中可以看出，四个角上的停机窗格中，其中一个窗格的颜色与其他三个不同，无人机据此调整自身姿态，飞行到这64个窗格的中心位置，并使得D1号窗格位于无人机机头左上方。将图8中所包含的停机窗格平均划分为四个正方形的子区域：左上子区域、右上子区域、左下子区域、右下子区域。由于已经获知目标停机窗格D49以及所有停机窗格的排列位置，因此确定D49号窗格位于该左上子区域，将该左上子区域作为当前目标子区域。

步骤S28：无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行。

步骤S29：无人机飞行到距离货运平台顶面50m处，位于目标子区域上方，拍摄获取当前目标子区域的整体图像，参见图9所示。

该整体图像中所包含的停机窗格数量为4×4=16，即等于设定数量。无人机通过机器视觉定位算法即可准确定位D49号窗格，识别出目标停机窗格，准确降落至目标停机窗格。

由此可知，通过上述控制方法，逐级划分子区域，逐步锁定无人机目标停机窗格，提高了了定位的准确性，实现无人机的准确停靠至目标停机窗格。

无人机定位出目标停机窗格后，发送信号至目标停机窗格内的控制器，该控制器控制顶部管状电机1-6运转，带动目标停机窗格顶板1-5打开，无人机降落至目标停机窗格。无人机降落至目标停机窗格之后，控制器控制顶部管状电机1-6运转，带动目标停机窗格顶板1-5关闭。无人机降落至目标停机窗格之后，所述控制方法还包括下述步骤，参见图5所示。

步骤S31：判断目标停机窗格下方的维护层是否空闲。

目标停机窗格下方的维护层的维护格内设置有控制器和红外传感器，该红外传感器检测该维护格是否空闲。

若否，则无人机始终位于目标停机窗格内，悬浮空中，继续等待，直至下方维护格空闲。

若是，则执行步骤S32。

步骤S32：无人机下落至维护层进行维护，维护后下落至运输层抓取货物，然后离开运输层。

维护格内的红外传感器检测该维护格是否空闲，并将检测信号发送至该维护格内的控制器，该控制器将接收到的信号发送至目标停机窗格内的控制器，目标停机窗格内的控制器控制第一管状电机1-4运转，带动第一翻板1-3打开，无人机即由目标停机窗格下落至维护层的维护格内。无人机下落至维护层后，目标停机窗格内的控制器控制第一管状电机1-4运转，带动第一翻板1-3关闭。

无人机下落至维护层进行维护，具体包括：

（11）无人机下落至维护层的维护格后，该维护格内的控制器获取无人机存储器中存储的本次飞行历程，分析存档，并更新下次飞行历程，将下次飞行历程存储到无人机存储器内。

（12）该维护格内的控制器检测无人机电池电量，根据下次飞行历程判断是否更换电池或充电。根据需要进行更换电池或充电，以保证无人机有充足电量返航，保证无人机安全。

（13）对无人机进行检修。在维护格内布设有各种传感器，检测无人机的整机状态有无异常，对异常整机进行维护，避免无人机飞行过程中出现安全问题。

（14）对无人机进行降温处理，以避免无人机发热部件过热，以保证飞行安全。

（15）根据下次抓取的货物匹配相应的运输套件，并装配到无人机上。运输套件包括大、中、小和异型抓取套件，根据下次抓取货物进行匹配更换。

无人机在维护格内维护结束后，该维护格下方的运输层的红外传感器检测维护格下方是否有无人机，并将检测信号发送至维护格内的控制器，若下方没有无人机，则该控制器控制第二管状电机2-4运转，带动第二翻板2-3打开，无人机由维护格下落至运输层，抓取货物后，由无人机出口3-2离开。无人机下落至运输层后，维护格内的控制器控制第二管状电机2-4运转，带动第二翻板2-3关闭。

由于停机窗格排成16行16列，因此，传送带有16条，每行停机窗格下方具有一个传送带，便于无人机抓取货物。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机定位控制方法，其特征在于：所述无人机的货运平台顶面的所有停机窗格的顶部形成无人机可以识别的图像；

所述控制方法包括:

（1）无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标停机窗格以及所有停机窗格的排列位置；

（2）拍摄获取货运平台顶面所有停机窗格的整体图像，并将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；

（3）无人机调整飞行姿态，朝当前目标子区域方向降落飞行；

（4）无人机下降设定高度后，拍摄获取当前目标子区域的整体图像；判断该整体图像中所包含的停机窗格数量是否≤设定数量；

若是，则无人机降落至目标停机窗格；

若否，则将该整体图像作为当前图像，将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，在该多个子区域中确定目标停机窗格所在的子区域，作为当前目标子区域；返回步骤（3）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：如果货运平台设计有多个，则步骤（1）具体包括：

无人机在距离水平面第一设定高度时，获取目标货运平台及其所有停机窗格的排列位置、目标停机窗格；然后无人机通过GPS定位，飞行至目标货运平台上空，与目标货运平台建立无线通信连接，然后执行步骤（2）至（4）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每个货运平台的所有停机窗格呈正方形排列；

所述将当前图像所包含的停机窗格划分为多个子区域，具体包括：将当前图像所包含的停机窗格平均划分为四个正方形的子区域，所述四个正方形子区域包含的停机窗格的数量相等。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在每个正方形子区域中位于四个角上的停机窗格，其中一个停机窗格的颜色与其他三个不同。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述设定数量为16。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无人机降落至目标停机窗格之后，所述方法还包括：

判断目标停机窗格下方的维护层是否空闲；

若是，则无人机下落至维护层进行维护，维护后下落至运输层抓取货物，然后离开运输层；

所述无人机下落至维护层进行维护，具体包括：

获取无人机存储器中存储的本次飞行历程，并更新下次飞行历程；

检测无人机电池电量，根据下次飞行历程判断是否更换电池或充电；

对无人机进行检修；

对无人机进行降温；

根据下次抓取的货物匹配更换相应的运输套件。

7.一种货运系统，其特征在于：包括无人机和货运平台；

所述货运平台包括总控室以及由上至下依次布设的停机层、维护层、运输层；所述停机层包括多个方形停机窗格，每个所述的停机窗格的顶部均具有可以开闭的顶板；所述顶板上表面布设有黑色或白色涂层；所述维护层包括多个维护格，多个停机窗格与多个维护格一一对应，上下布设；在所述停机窗格与其下方对应的维护格之间设置有可以开闭的第一翻板，在所述维护格与运输层之间也设置有可以开闭的第二翻板；

所述无人机执行如权利要求1所述的方法，降落至停机窗格。

8.根据权利要求7所述的货运系统，其特征在于：

在所述停机窗格两个相对侧板的顶部分别固定有顶部管状电机，所述顶板设计有两个，所述两个顶板与两个顶部管状电机一一对应，所述顶板的一端与对应的顶部管状电机的输出轴固定连接，所述顶板的另一端为自由端；

在所述停机窗格两个相对侧板的底部分别固定有第一管状电机，所述第一翻板设计有两个，所述两个第一翻板与两个第一管状电机一一对应，所述第一翻板的一端与对应的第一管状电机的输出轴固定连接，所述第一翻板的另一端为自由端；

在所述维护格两个相对侧板的底部分别固定有第二管状电机，所述第二翻板设计有两个，所述两个第二翻板与两个第二管状电机一一对应，所述第二翻板的一端与对应的第二管状电机的输出轴固定连接，所述第二翻板的另一端为自由端。

9.根据权利要求7所述的货运系统，其特征在于：

在所述停机窗格一个侧板的顶部固定有顶部管状电机，所述顶板的一端与顶部管状电机的输出轴固定连接，所述顶板的另一端为自由端；

在所述停机窗格一个侧板的底部固定有第一管状电机，所述第一翻板的一端与第一管状电机的输出轴固定连接，所述第一翻板的另一端为自由端；

在所述维护格一个侧板的底部固定有第二管状电机，所述第二翻板的一端与第二管状电机的输出轴固定连接，所述第二翻板的另一端为自由端。

10.根据权利要求8或9所述的货运系统，其特征在于：

在所述停机窗格内设置有控制器和红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至该控制器，该控制器控制顶部管状电机和第一管状电机的运行；该控制器与总控室进行通信；

在所述维护格内设置有控制器和红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至该控制器，该控制器控制第二管状电机的运行；该控制器与总控室进行通信；该控制器与对应停机窗格内的控制器进行通信；

在所述每个维护格下方的运输层内设置有红外传感器，该红外传感器将检测信号发送至维护格内的控制器。