一种基于车载UWB的无人机回收方法及系统与流程
一种基于车载uwb的无人机回收方法及系统
技术领域
1.本发明属于无人机回收技术领域，更具体地，涉及一种基于车载uwb 的无人机回收方法及系统。
背景技术：
2.车辆在回收车载无人机时，主要有两种应用场景：一种是固定地点降落，另一种是在移动物体上(如行驶中的车辆)降落。固定地点降落时，无人机通过gnss导航；移动物体降落时，目前广泛采用无人机的视觉识别测距、雷达测距，或者车辆差分定位坐标回传无人机的方式。目前，行业内基于gnss的固定地点降落技术已经十分成熟。
3.而在移动物体(比如行驶中的车辆)上降落时，却存在诸多问题：采用无人机视觉识别,如果出现目标体光照不足、无人机摄像头脏污、被识别物体特征缺失(如变形、变)情况时，将无法保证准确地发现和识别目标；采用毫米波雷达测距，无人机在空中与地面垂向识别回波信号，如有回波信号即认为可降落，识别精度低，无法保证无人机准确降落在安全地点，可能存在落点偏离情况；采用车辆差分定位坐标回传，其原理是通过车端--卫星--车端的定位方式，数据链条其中任一个环节出现丢失、延迟或拥挤都会造成定位失败，无法向无人机回传车辆位置信息，而且使用rtk需一直向供应商支付费用。
4.可见，传统的定位技术是根据无线正弦信号的飞行时间或者信号强弱来判别物体位置，但是易受多径或外界环境的影响，定位出的位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高；因此，急需一种能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性、被外界干扰因素极少、使用过程无额外成本的移动回收无人机的系统及方法。
技术实现要素：
5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于车载uwb 的无人机回收方法及系统，通过在车辆上设彼此信息交互的第一uwb设备和无人机遥控单元，在无人机上设彼此信息交互的第二uwb设备和无人机飞行控制单元；通过卫星或自组网实现所述第一uwb设备和所述第二uwb 设备在空间上的信息和数据交互；通过所述无人机遥控单元向无人机发送无人机回收降落指令；第二uwb设备根据自身坐标和所述第一uwb设备的坐标确定无人机相对于车辆的位置和高度；通过所述无人机飞行控制单元控制无人机飞行姿态，并向第二uwb设备实时反馈无人机飞行状态信息并传送给车辆的第一uwb设备；通过所述第一uwb设备组成系统定位的基础网络形成车辆坐标系，并向所述无人机的第二uwb设备回传降落位置坐标，同时为所述无人机指明航向角度；本发明能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性、被外界干扰因素极少，使用过程无额外成本；能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性，被外界干扰因素极少，使用过程无额外成本；能够解决传统的定位技术根据无线正弦信号的飞行时间或者信号强弱来判别物体位置，易受多径或外界环境影响，定位位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高的问题。
6.为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种基于车载uwb的无人机回收方法，
其特征在于，包括如下步骤：
7.s1：开始回收阶段，车辆通过无人机遥控单元向无人机发送回收指令，无人机的第二uwb设备通过无人机飞行控制单元判断回收条件满足“处于在飞状态”时，无人机飞行控制单元向车辆发送“处于在飞状态”指令，车辆上的第一uwb设备接受后传输至无人机遥控单元，无人机遥控单元控制第一uwb设备开放基础网络，允许无人机的第二uwb设备纳入车辆坐标网络；
8.s2：进入准备回收阶段，无入机抵近车辆，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备基础网络坐标判定回收条件满足“无人机纳入基础网络”时，无人机飞行控制单元将飞行坐标系切换为车辆坐标系，车辆上无人机遥控单元反馈车辆坐标系的降落坐标至车辆第一uwb设备，车辆第一uwb 设备发送降落坐标至无人机第二uwb设备，无人机第二uwb设备将降落坐标发送至无人机飞行控制单元，无人机飞行控制单元按照降落坐标在控制自身飞行姿态的同时，缩小与降落坐标相对距离；
9.s3：进入准备降落阶段，无人机进一步抵近车辆，继续缩小第二uwb 设备自身标签和第一uwb设备降落坐标的相对距离，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备基础网络坐标判定降落条件满足“无人机与车辆相对速度等于零，和第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离≤0.3 米”时，无人机飞行控制单元将控制无人机以降落坐标为目标执行降落动作；
10.s4：进入完成降落阶段，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备降落坐标判定降落条件满足“无人机与车辆相对速度等于零和无人机与车辆相对垂直高度≤0.1米”时，则无人机飞行控制单元控制无人机停止飞行，无人机遥控单元通过显示屏显示“回收完成”提醒，无人机回收操作结束。
11.进一步地，步骤s1还包括：若无人机飞行控制单元判断不满足回收条件，无人机处于“降落过程”、“关机”或“失联”状态；
12.无人机处于降落过程中时，无人机飞行控制单元发送“无人机处于降落过程”指令，指令经第二uwb设备发送给第一uwb设备，第一uwb设备接收指令后传输至无人机遥控单元，无人机遥控单元接收到指令后结束回收流程；
13.无人机关机、失联时，车辆上第一uwb设备发送回收指令3秒后无人机上的第二uwb设备无应答，则第一uwb设备发送通讯超时指令至无人机遥控单元，无人机遥控单元接收到指令后结束回收流程。
14.进一步地，步骤s2还包括：若第二uwb设备判定第二uwb设备和第一 uwb设备未纳入基础网络，则无人机飞行控制单元控制无人机复飞。
15.进一步地，步骤s3还包括：若第二uwb设备判定降落条件为无人机与车辆相对速度＞0，或第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离＞ 0.3米，则无人机飞行控制单元控制无人机执行复飞。
16.进一步地，步骤s4还包括：若第二uwb设备判定降落条件为无人机与车辆的相对速度＞0，或无人机与车辆的相对垂直高度＞0.1米，则无人机飞行控制单元控制无人机执行复飞。
17.本发明的另一个方面提供一种基于车载uwb的无人机回收系统，包括设于车辆上彼此信息交互的第一uwb设备、无人机遥控单元、设于无人机上彼此信息交互的第二uwb设
备和无人机飞行控制单元；其中，
18.所述第一uwb设备和所述无人机遥控单元均与所述车辆的车身控制器相连；所述第一uwb设备与所述车身控制器之间、所述无人机遥控单元与所述车身控制器之间均采用udp方式交互；
19.所述第一uwb设备通过有线方式与车辆上的所述无人机遥控单元实现信息交互；所述第一uwb设备通过组成系统定位的基础网络形成车辆坐标系，并向所述无人机回传降落位置坐标，同时为所述无人机指明航向角度；
20.所述第二uwb设备通过有线方式与无人机实现信息交互；所述第一uwb 设备和所述第二uwb设备在空间上通过卫星或自组网实现信息和数据交互；
21.所述无人机遥控单元具备人机交互功能；通过所述无人机遥控单元向无人机发送无人机回收降落指令；所述第二uwb设备根据自身坐标和所述第一uwb设备的坐标能够确定无人机相对于车辆的位置和高度；
22.所述无人机飞行控制单元用于控制无人机飞行姿态，并实时反馈无人机飞行状态信息。
23.进一步地，所述第一uwb设备包括第一天线和第一网络交换机，通过车辆电池实现供电；所述第一uwb设备通过第一网络交换机与所述车辆进行信息交互；
24.所述第二uwb设备通过无人机电池供电，包括第二天线和第二网络交换机，所述第二uwb设备通过第二网络交换机与无人机进行信息交互，用于控制纳入和退出所述第一uwb设备的基础网络。
25.进一步地，所述车辆与所述无人机遥控单元通过有线通讯方式实现数据交互；所述无人机与所述无人机遥控单元通过无线方式实现数据交互；
26.所述无人机遥控单元上设有有显示屏和按钮，通过所述显示屏显示所述无人机的状态信息参数、设定参数信息、时间、gps位置以及无人机摄像头视频回传影像；
27.通过所述按钮对所述显示屏的菜单进行选择和操作；
28.所述无人机遥控单元根据所述第一uwb设备的标签位置信息确定所述无人机的降落位置。
29.进一步地，所述无人机遥控单元根据所述第一uwb设备的标签位置信息确定所述无人机的降落位置；降落位置为所述第一uwb设备组成基础网络图形的质心位置；
30.通过所述第二uwb设备定义移动无人机标签，每个无人机标签身份信息唯一，无人机标签身份信息数据通过有线和无线方式同时向外发送；无人机标签相对于车辆坐标系为可移动物体标签；无人机标签通过握手报文方式纳入基础网络，或者在超出最大通讯距离时退出基础网络。
31.进一步地，所述无人机在正常飞行时，所述车辆上的所述无人机遥控单元使用gnss系统，以地球坐标系作为导航系统；
32.所述无人机在回收降落时，在纳入车辆的基础网络后以车辆坐标系作为导航系统；
33.所述无人机在飞，且未纳入基础网络或退出基础网络时，将使用自身 gnss系统飞行和定位；
34.所述无人机纳入基础网络后，根据车辆坐标系中各相对位置得到相对于车辆
坐标系的距离；根据往返标签之间的数据飞行时间得到车辆的地球坐标系速度、加速度、航向和角度数据。
35.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
36.(1)本发明的一种基于车载uwb的无人机回收系统及方法，通过在车辆上设第一uwb设备和无人机遥控单元，在无人机上设第二uwb设备和无人机飞行控制单元，通过无人机遥控单元向无人机发送回收指令，通过无人机飞行控制单元判断回收条件满足处于在飞状态时则进入准备回收阶段；无入机抵近车辆，第二uwb设备判定回收条件满足无人机纳入基础网络时进入准备降落阶段；无人机进一步抵近车辆，通过第二uwb设备判定降落条件满足无人机与车辆相对速度等于零和第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离≤0.3米，无人机飞行控制单元控制无人机执行降落动作；第二uwb设备判定降落条件满足无人机与车辆相对速度等于零和无人机与车辆相对垂直高度≤0.1米时无人机飞行控制单元控制无人机停止飞行，无人机回收结束；本发明通过uwb实现数据传输同时，通过数据的飞行时间测量距离，当测距的坐标点数量足够多时可以满足速度、加速度、航向和角度的测量；本发明能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性、被外界干扰因素极少，使用过程无额外成本；能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性，被外界干扰因素极少，使用过程无额外成本；能够解决传统的定位技术根据无线正弦信号的飞行时间或者信号强弱来判别物体位置，易受多径或外界环境影响，定位位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高的问题。
37.(2)本发明的一种基于车载uwb的无人机回收系统及方法，采用的uwb (超宽带技术)定位是高精度定位的一种，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在室内或者建筑物比较密集的场合可以获得良好的定位效果，同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。超宽带技术应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度；超宽带技术利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，其所占的频谱范围很宽，并且时间分辨率较高。
附图说明
38.图1为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收方法的流程示意图；
39.图2为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的结构示意图；
40.图3为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的车辆内部交互结构示意图；
41.图4为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的无人机内部交互结构示意图；
42.图5为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的无人机与车辆之间的交互结构示意图；
43.图6为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的车辆uwb 的组成示意图；
44.图7为本发明实施例一种基于车载uwb的无人机回收系统的移动标签和基础网络的交互结构示意图。
45.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-车辆、11-第一uwb设备、12-无人机遥控单元、13-车身控制器、2-无人机、 21-第二uwb设备、22-无人机飞行控制单元；
46.udp为无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议；
47.uwb，ultra wide band，为超宽带技术，是一种无线载波通信技术；
48.gnss为全球导航卫星系统；
49.ins为惯性导航系统；
50.rtk，real time kinematic，为实时动态载波相位差分技术；
51.bcm，body control manger，为车身控制器。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
53.此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.如图1-图7所示，本发明的一个方面提供一种基于车载uwb的无人机回收系统，包括设于车辆1上的第一uwb设备11、无人机遥控单元12、设于无人机2上的第二uwb设备21和无人机飞行控制单元22；所述第一uwb 设备11通过有线方式与车辆上的所述无人机遥控单元12实现信息交互；所述第一uwb设备11通过组成系统定位的基础网络形成车辆坐标系，并向所述无人机2回传降落位置坐标，同时为所述无人机2指明航向角度；所述第二uwb设备21通过有线方式与无人机2实现信息交互；所述第一uwb 设备11和所述第二uwb设备21在空间上通过卫星或自组网实现信息和数据交互；所述无人机遥控单元12具备人机交互功能，所述无人机遥控单元 12能够向无人机发送无人机回收降落指令；所述第二uwb设备21通过自身坐标和所述第一uwb设备11的坐标能够确定无人机相对于车辆的位置和高度；所述无人机飞行控制单元22负责控制无人机飞行姿态，并能实时反馈无人机飞行状态信息。
55.进一步地，如图1-图7所示，所述第一uwb设备11和所述无人机遥控单元12均与所述车辆1的车身控制器13相连；所述第一uwb设备11与所述车身控制器13之间、所述无人机遥控单元12与所述车身控制器13之间均采用udp方式交互；所述第一uwb设备11由车辆电池供电，包括第一天线和第一网络交换机；所述第一uwb设备11通过第一网络交换机与所述车辆1进行信息交互，所述第二uwb设备21由无人机电池供电，包括第二天线和第二网络交换机，所述第二uwb设备21通过第二网络交换机与无人机 2进行信息交互，能够纳入和退出所述第一uwb设备11的基础网络。
56.进一步地，如图1-图7所示，无人机遥控单元12包括无线通讯和有线通讯两种方式，车辆1以有线通讯方式与无人机遥控单元12实现数据交互，无人机2以无线方式与无人机遥控单元12实现数据交互；所述无人机遥控单元12上设有有显示屏和按钮，所述显示屏
能够显示所述无人机2的状态信息参数、设定参数信息、时间、gps位置以及无人机摄像头视频回传影像，所述按钮可以对所述显示屏的菜单进行选择和操作；所述无人机遥控单元 12能够通过屏幕显示所述无人机2回收过程的状态提示；所述无人机遥控单元12根据所述第一uwb设备11的标签位置信息确定所述无人机2的降落位置。
57.进一步地，如图1-图7所示，所述第一uwb设备11作为车辆坐标系中的，组成基础网络，每个的身份独立且唯一；数据通过有线和无线方式同时向外发送；降落位置为所述第一uwb设备11组成基础网络图形的质心位置，基础网络能够同时允许多个移动标签的纳入和退出，通过纳入或退出的标签信息确定无人机编号；所述第二uwb设备21用于定义移动物体标签，每个定位标签身份信息唯一，标签身份信息数据通过有线和无线方式同时向外发送；无人机标签相对于车辆坐标系为可移动物体标签，每个标签独立且唯一；无人机标签通过握手报文方式纳入基础网络，或者在超出最大通讯距离时退出基础网络，
58.进一步地，所述无人机2在正常飞行时，所述车辆1上的所述无人机遥控单元12使用gnss系统，以地球坐标系作为导航系统；无人机2在回收降落时，在纳入车辆1基础网络以后使用车辆uwb定位系统，以车辆坐标系作为导航系统；当无人机2在飞，未纳入基础网络或退出基础网络时，将使用自身gnss系统飞行和定位；当无人机2纳入基础网络后，车辆坐标系中各相对位置已知，无人机2得到相对于车辆坐标系的距离，根据往返标签之间的数据飞行时间，无人机2可以得到车辆的地球坐标系速度、加速度、航向和角度数据；
59.进一步地，回收无人机时，车辆1通过无人机遥控单元12向无人机2 发送回收指令，回收指令经过第一uwb设备11向无人机2的第二uwb设备 21发送，第二uwb设备21接收到回收指令后，无人机飞行控制单元22判断是否无人机处于“在飞状态”；若无人机处于在飞状态，则无人机飞行控制单元22发送指令，指令经第二uwb设备21发送，第一uwb设备11接收，第一uwb设备接收到指令后传输至无人机遥控单元12，无人机遥控单元12接收到指令后将允许第一uwb设备开放基础网络，允许准备将第二uwb 设备纳入车辆坐标网络；若无人机处于降落过程中，则无人机飞行控制单元22发送指令，指令经第二uwb设备21发送，第一uwb设备11接收，第一uwb设备接收到指令后传输至无人机遥控单元12，无人机遥控单元12接收到指令，结束回收流程；若无人机关机、失联，第一uwb设备发送回收指令3秒后第二uwb设备无应答，则第一uwb设备发送通讯超时指令至无人机遥控单元12，无人机遥控单元12接收到指令，结束回收流程；
60.若第二uwb设备21的自身标签纳入第一uwb设备11的基础网络成功，则第二uwb设备向无人机飞行控制单元22发送指令，无人机飞行控制单元 22将切换飞行坐标系为车辆坐标系；第一uwb设备11向无人机遥控单元 12发送指令，无人机遥控单元12将反馈车辆坐标系的降落坐标至第一uwb 设备11，第一uwb设备11发送降落坐标至第二uwb设备21，第二uwb设备21接收，第二uwb设备将降落坐标发送至无人机飞行控制单元22；无人机飞行控制单元22将按降落坐标，在控制自身飞行姿态的同时，继续缩小与降落坐标相对距离；若第二uwb设备21和第一uwb设备11未纳入基础网络，则第二uwb设备发送指令无人机飞行控制单元22接收，无人机飞行控制单元22控制无人机2复飞；
61.无人机2进一步抵近车辆1，继续缩小第二uwb设备21自身标签和第二uwb设备21降落坐标的相对距离，此期间第一uwb设备和第二uwb设备将一直保持车辆坐标系，第一uwb设
备持续向无人机遥控单元12发送无人机2坐标，第二uwb设备继续向无人机飞行控制单元发送降落坐标；
62.若无人机2与车辆1相对速度＝0，且第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离≤0.3米，则无人机飞行控制单元22将控制无人机2执行降落动作；若无人机2与车辆1相对速度＞0，或第二uwb设备与第一uwb 设备的降落坐标相对距离＞0.3米，则无人机飞行控制单元22将控制无人机2执行复飞；
63.第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备的降落坐标判定降落条件，若无人机2与车辆1相对速度＝0，且无人机2与车辆1相对垂向高度≤0.1 米，则无人机飞行控制单元22控制无人机停止飞行，无人机遥控器12通过屏幕显示“回收完成”提醒，无人机2回收操作结束；若无人机2与车辆1的相对速度＞0，或无人机2与车辆1的相对垂直高度＞0.1米，则无人机飞行控制单元22控制无人机2执行复飞。
64.本发明的一个方面提供一种基于车载uwb的无人机回收方法，包括如下步骤：
65.s1：开始回收阶段，车辆1通过无人机遥控单元12向无人机2发送回收指令，无人机2的第二uwb设备21接收到回收指令后，通过无人机飞行控制单元22判断回收条件是否满足“处于在飞状态”；若满足条件，无人机飞行控制单元22向车辆发送指令，车辆的第一uwb设备11接收“处于在飞状态”指令后传输至无人机遥控单元12，无人机遥控单元12控制第一 uwb设备开放基础网络，允许将无人机的第二uwb设备纳入车辆坐标网络；
66.若不满足条件，则无人机飞行控制单元22向车辆发送“无人机自身状态不能满足回收条件，回收流程结束”指令；不满足条件时，无人机处于“降落过程”、“关机”或“失联”状态；无人机处于降落过程中时，无人机飞行控制单元22发送“无人机处于降落过程”指令，指令经第二uwb 设备21发送，第一uwb设备11接收，第一uwb设备接收到指令后传输至无人机遥控单元12，无人机遥控单元12接收到指令，结束回收流程；无人机关机、失联时，车辆上第一uwb设备发送回收指令3秒后无人机上的第二uwb设备无应答，则第一uwb设备发送通讯超时指令至无人机遥控单元 12，无人机遥控单元12接收到指令，结束回收流程；
67.s2：准备回收阶段，无入机2抵近车辆1，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备基础网络坐标判定回收条件是否满足“无人机纳入基础网络”；若满足条件，无人机飞行控制单元22将飞行坐标系切换为车辆坐标系，车辆上无人机遥控单元12将反馈车辆坐标系的降落坐标至车辆第一uwb 设备11，车辆第一uwb设备11发送降落坐标至无人机第二uwb设备21，无人机第二uwb设备将降落坐标发送至无人机飞行控制单元22，无人机飞行控制单元22将按降落坐标，在控制自身飞行姿态的同时，缩小与降落坐标相对距离；具体地，第二uwb设备21的自身标签随时准备和第一uwb设备11的基础网络形成自组网；第二uwb设备21的自身标签纳入第一uwb 设备11的基础网络成功后，第二uwb设备向无人机飞行控制单元22发送指令，无人机飞行控制单元22将切换飞行坐标系为车辆坐标系；第一uwb 设备11向无人机遥控单元12发送指令，无人机遥控单元12将反馈车辆坐标系的降落坐标至第一uwb设备11，第一uwb设备11发送降落坐标至第二 uwb设备21，第二uwb设备21接收，第二uwb设备将降落坐标发送至无人机飞行控制单元22；无人机飞行控制单元22将按降落坐标，在控制自身飞行姿态的同时，继续缩小与降落坐标相对距离；
68.若不满足条件，第二uwb设备21和第一uwb设备11未纳入基础网络，则第二uwb设备向无人机飞行控制单元22发送“无人机在回收或降落过程中出现异常，无人机复飞”或“无
人机未纳入基础网络或”指令，无人机飞行控制单元22控制无人机2复飞；
69.s3：准备降落阶段，无人机进一步抵近车辆，继续缩小第二uwb设备 21自身标签和第二uwb设备21降落坐标的相对距离，第一uwb设备和第二 uwb设备将一直保持车辆坐标系，第一uwb设备持续向无人机遥控单元12 发送无人机2坐标，第二uwb设备继续向无人机飞行控制单元22发送降落坐标；第二uwb设备21根据自身标签和第一uwb设备11基础网络坐标判定降落条件是否满足“无人机与车辆相对速度＝零，和第二uwb设备与第一 uwb设备的降落坐标相对距离≤0.3米”；若满足条件，则无人机飞行控制单元22将控制无人机2以降落坐标为目标执行降落动作；若不满足条件，即无人机2与车辆1相对速度＞0，或第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离＞0.3米，则无人机飞行控制单元22将控制无人机2执行复飞；
70.s4：完成降落阶段，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备的降落坐标判定降落条件是否满足“无人机与车辆相对速度等于零和无人机与车辆相对垂直高度≤0.1米”；若满足条件，则无人机飞行控制单元22控制无人机停止飞行，无人机遥控单元12通过屏幕显示“回收完成”提醒，无人机2回收操作结束；若不满足条件，即无人机2与车辆1的相对速度＞0，或无人机2与车辆1的相对垂直高度＞0.1米，则无人机飞行控制单元22控制无人机2执行复飞。
71.本发明提供的一种基于车载uwb的无人机回收方法及系统的工作原理：在进行无人机回收时，首先通过无人机遥控单元12发送回收指令，无人机 2接收到回收指令后，判断是否满足回收判定条件，若满足则进行抵近或跟飞，若不满足则结束操作流程；然后当无人机完成抵近跟飞动作以后，进入降落环节，无人机2判定是否满足降落判定条件，若满足则降落，回收流程结束，若不满足则执行复飞流程；最后判定无人机是否满足降落成功判定条件，若符合则结束流程，若不满足则执行复飞流程；无人机执行复飞流程后，可以通过无人机遥控单元12再次发送回收指令或结束流程；本发明能够提高降落坐标准确性、提高降落坐标可靠性、被外界干扰因素极少，使用过程无额外成本；能够解决传统的定位技术易受多径或外界环境的影响，定位出的位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高的问题。
72.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于车载uwb的无人机回收方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：开始回收阶段，车辆通过无人机遥控单元向无人机发送回收指令，无人机的第二uwb设备通过无人机飞行控制单元判断回收条件满足“处于在飞状态”时，无人机飞行控制单元向车辆发送“处于在飞状态”指令，车辆上的第一uwb设备接受后传输至无人机遥控单元，无人机遥控单元控制第一uwb设备开放基础网络，允许无人机的第二uwb设备纳入车辆坐标网络；s2：进入准备回收阶段，无入机抵近车辆，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备基础网络坐标判定回收条件满足“无人机纳入基础网络”时，无人机飞行控制单元将飞行坐标系切换为车辆坐标系，车辆上无人机遥控单元反馈车辆坐标系的降落坐标至车辆第一uwb设备，车辆第一uwb设备发送降落坐标至无人机第二uwb设备，无人机第二uwb设备将降落坐标发送至无人机飞行控制单元，无人机飞行控制单元按照降落坐标在控制自身飞行姿态的同时，缩小与降落坐标相对距离；s3：进入准备降落阶段，无人机进一步抵近车辆，继续缩小第二uwb设备自身标签和第一uwb设备降落坐标的相对距离，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备基础网络坐标判定降落条件满足“无人机与车辆相对速度等于零，和第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离≤0.3米”时，无人机飞行控制单元将控制无人机以降落坐标为目标执行降落动作；s4：进入完成降落阶段，第二uwb设备根据自身标签和第一uwb设备降落坐标判定降落条件满足“无人机与车辆相对速度等于零和无人机与车辆相对垂直高度≤0.1米”时，则无人机飞行控制单元控制无人机停止飞行，无人机遥控单元通过显示屏显示“回收完成”提醒，无人机回收操作结束。2.根据权利要求1所述的一种基于车载uwb的无人机回收方法，其特征在于，步骤s1还包括：若无人机飞行控制单元判断不满足回收条件，无人机处于“降落过程”、“关机”或“失联”状态；无人机处于降落过程中时，无人机飞行控制单元发送“无人机处于降落过程”指令，指令经第二uwb设备发送给第一uwb设备，第一uwb设备接收指令后传输至无人机遥控单元，无人机遥控单元接收到指令后结束回收流程；无人机关机、失联时，车辆上第一uwb设备发送回收指令3秒后无人机上的第二uwb设备无应答，则第一uwb设备发送通讯超时指令至无人机遥控单元，无人机遥控单元接收到指令后结束回收流程。3.根据权利要求2所述的一种基于车载uwb的无人机回收方法，其特征在于，步骤s2还包括：若第二uwb设备判定第二uwb设备和第一uwb设备未纳入基础网络，则无人机飞行控制单元控制无人机复飞。4.根据权利要求3所述的一种基于车载uwb的无人机回收方法，其特征在于，步骤s3还包括：若第二uwb设备判定降落条件为无人机与车辆相对速度＞0，或第二uwb设备与第一uwb设备的降落坐标相对距离＞0.3米，则无人机飞行控制单元控制无人机执行复飞。5.根据权利要求4所述的一种基于车载uwb的无人机回收方法，其特征在于，步骤s4还包括：若第二uwb设备判定降落条件为无人机与车辆的相对速度＞0，或无人机与车辆的相对垂直高度＞0.1米，则无人机飞行控制单元控制无人机执行复飞。
6.一种基于车载uwb的无人机回收系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于车载uwb的无人机回收方法，包括设于车辆(1)上彼此信息交互的第一uwb设备(11)、无人机遥控单元(12)、设于无人机(2)上彼此信息交互的第二uwb设备(21)和无人机飞行控制单元(22)；其中，所述第一uwb设备(11)和所述无人机遥控单元(12)均与所述车辆(1)的车身控制器(13)相连；所述第一uwb设备(11)与所述车身控制器(13)之间、所述无人机遥控单元(12)与所述车身控制器(13)之间均采用udp方式交互；所述第一uwb设备(11)通过有线方式与车辆上的所述无人机遥控单元(12)实现信息交互；所述第一uwb设备(11)通过组成系统定位的基础网络形成车辆坐标系，并向所述无人机(2)回传降落位置坐标，同时为所述无人机(2)指明航向角度；所述第二uwb设备(21)通过有线方式与无人机(2)实现信息交互；所述第一uwb设备(11)和所述第二uwb设备(21)在空间上通过卫星或自组网实现信息和数据交互；所述无人机遥控单元(12)具备人机交互功能；通过所述无人机遥控单元(12)向无人机(2)发送无人机回收降落指令；所述第二uwb设备(21)根据自身坐标和所述第一uwb设备(11)的坐标确定无人机相对于车辆的位置和高度；所述无人机飞行控制单元(22)用于控制无人机飞行姿态，并实时反馈无人机飞行状态信息。7.根据权利要求6所述的一种基于车载uwb的无人机回收系统，其特征在于：所述第一uwb设备(11)包括第一天线和第一网络交换机，通过车辆电池实现供电；所述第一uwb设备(11)通过第一网络交换机与所述车辆(1)进行信息交互；所述第二uwb设备(21)通过无人机电池供电，包括第二天线和第二网络交换机，所述第二uwb设备(21)通过第二网络交换机与无人机(2)进行信息交互，用于控制纳入和退出所述第一uwb设备(11)的基础网络。8.根据权利要求7所述的一种基于车载uwb的无人机回收系统，其特征在于：所述车辆(1)与所述无人机遥控单元(12)通过有线通讯方式实现数据交互；所述无人机(2)与所述无人机遥控单元(12)通过无线方式实现数据交互；所述无人机遥控单元(12)上设有有显示屏和按钮，通过所述显示屏显示所述无人机(2)的状态信息参数、设定参数信息、时间、gps位置以及无人机摄像头视频回传影像；通过所述按钮对所述显示屏的菜单进行选择和操作；所述无人机遥控单元(12)根据所述第一uwb设备(11)的标签位置信息确定所述无人机(2)的降落位置。9.根据权利要求8所述的一种基于车载uwb的无人机回收系统，其特征在于：所述无人机遥控单元(12)根据所述第一uwb设备(11)的标签位置信息确定所述无人机(2)的降落位置；降落位置为所述第一uwb设备(11)组成基础网络图形的质心位置；通过所述第二uwb设备(21)定义移动无人机标签，每个无人机标签身份信息唯一，无人机标签身份信息数据通过有线和无线方式同时向外发送；无人机标签相对于车辆坐标系为可移动物体标签；无人机标签通过握手报文方式纳入基础网络，或者在超出最大通讯距离时退出基础网络。10.根据权利要求9所述的一种基于车载uwb的无人机回收系统，其特征在于：所述无人
机(2)在正常飞行时，所述车辆(1)上的所述无人机遥控单元(12)使用gnss系统，以地球坐标系作为导航系统；所述无人机(2)在回收降落时，在纳入车辆(1)的基础网络后以车辆坐标系作为导航系统；所述无人机(2)在飞，且未纳入基础网络或退出基础网络时，将使用自身gnss系统飞行和定位；所述无人机(2)纳入基础网络后，根据车辆坐标系中各相对位置得到相对于车辆坐标系的距离；根据往返标签之间的数据飞行时间得到车辆的地球坐标系速度、加速度、航向和角度数据。
技术总结
本发明公开了一种基于车载UWB的无人机回收方法及系统，方法包括通过无人机遥控单元向无人机发送回收指令，通过无人机飞行控制单元判断回收条件满足处于在飞状态时则进入准备回收阶段；无入机抵近车辆，第二UWB设备判定回收条件满足无人机纳入基础网络时进入准备降落阶段；无人机进一步抵近车辆，通过第二UWB设备判定降落条件满足无人机与车辆相对速度等于零和第二UWB设备与第一UWB设备的降落坐标相对距离≤0.3米，无人机飞行控制单元控制无人机执行降落动作；第二UWB设备判定降落条件满足无人机与车辆相对速度等于零和无人机与车辆相对垂直高度≤0.1米时无人机飞行控制单元控制无人机停止飞行，无人机回收结束。无人机回收结束。无人机回收结束。
