(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221047451 1.1 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 102206 北京市海淀区学院路37号 申请人 北京航空航天大 学宁波创新研究院 (72)发明人 齐鹏远　沈炜　焦宗夏　刘晓超　 尚耀星　 (74)专利代理 机构 北京鼎承知识产权代理有限 公司 11551 专利代理师 管莹　夏华栋 (51)Int.Cl. G08G 5/00(2006.01) G06T 1/00(2006.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/277(2017.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着 陆引导方法 (57)摘要 一种基于机器视觉辅助的门对门全自主飞 行着陆引导方法， 包括： 飞行器基于视觉传感器 检测跑道上的标记， 获得标记图像； 基于所述标 记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世 界坐标系中的位置信息和姿态信息； 基于所述位 置信息和所述姿态信息引导所述飞行器着陆。 本 公开采用机器视觉传感器来代替最后进近阶段 飞行员的目视进近来辅助仪表着陆可以有效减 轻飞行员负 担， 使飞行员将更多的精力放在战略 决策和管理等任务上， 有效缓解飞行员短缺问 题。 同时使用机器视觉代替飞行员目视进近在一 定程度上可以减少人为因素引起的事故， 提高飞 机安全性。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115050215 A 2022.09.13 CN 115050215 A 1.一种基于 机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特 征在于， 包括： 处理器基于视觉传感器 检测跑道上的标记， 获得 标记图像； 基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世界坐标系中的位置信息和 姿态信息； 基于所述 位置信息和所述姿态信息引导所述飞行器着陆。 2.如权利要求1所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于， 所述基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世界坐标系中的位置信 息， 包括： 基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世界坐标系中的第一位置信 息； 基于飞行器上仪表着陆系统和气压高度表获取飞行器在世界坐标系中的第二位置信 息； 基于第一位置信息和第二位置信息通过最优估计算法获得所述飞行器在世界坐标系 中的位置信息 。 3.如权利要求2所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 所述基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世界坐标系中的姿态信 息， 包括， 基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述飞行器在世界坐标系中的第一姿态信 息； 基于飞行器上仪表着陆系统和惯性测量单元获取飞行器在世界坐标系中的第二姿态 信息； 基于第一姿态信息和第二姿态信息通过最优估计算法获得所述飞行器在世界坐标系 中的姿态信息 。 4.如权利要求3所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 所述处理器包括扩展卡尔曼滤波模块， 所述最优估计算法通过扩展卡尔曼滤波模块 进行计算。 5.如权利要求4所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 所述第二位置信息和/或第二姿态信息作为扩展卡尔曼滤波器中时间更新的输入， 第 一位置信息和/或第一姿态信息作为扩展卡尔曼 滤波器中测量更新的输入。 6.如权利要求1所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 基于所述标记图像通过目标检测算法获得所述 飞行器在世界坐标系中的位置信息和 姿态信息， 包括： 基于所述标记在标记图像的像素坐标系下的坐标， 获得所述标记在视觉传感器的摄像 机坐标系下的坐标； 基于所述标记在所述摄像机坐标系下的坐标和所述标记在世界坐标系下的坐标， 获得 飞行器在世界坐标系中的位置信息和姿态信息 。 7.如权利要求6所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 所述基于所述标记在标记图像的坐标系 下的坐标， 获得所述标记在视觉传感器的摄 像机坐标系下的坐标， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115050215 A 2基于以下公式获得 所述标记在视 觉传感器的摄 像机坐标系下的坐标： s为所述标记在摄像机坐标系下沿着摄像机光轴Zc的坐标； (u,v)是标记在像素坐标系 下的坐标； (xc,yc,zc)是标记在摄像机坐标系下的坐标， fx和fy是相机的焦距， (u0,v0)为标 记图像的图像坐标系原点在像素坐标系下的坐标， K 是摄像机的内参矩阵。 8.如权利要求7所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法， 其特征 在于： 所述基于所述标记在所述摄像机坐标系下的坐标和所述标记在世界坐标系下的坐 标， 获得飞行器在世界坐标系中的位置信息和姿态信息， 包括： 基于以下公式组获得飞行器在世界坐标系中的位置信息和姿态信息： 其中， (xw,yw,zw)是标记在世界坐标系下的坐标， R为旋转矩阵， T为平移矩阵， ψ、 和 θ 分 别为飞行器姿态信息的偏航角、 俯仰角以及滚转角， (tx,ty,tz)为飞行器在世界坐标系下的 坐标。 9.一种可读存储介质， 其特征在于， 其上具有可执行指令， 当可执行指令被执行时， 使 得计算机执行如权利要求 1‑7任一项所述的基于机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引 导方法的步骤。 10.一种电子设备， 其特征在于， 所述设备包括处理器和存储器， 所述存储器中存储有 适于所述处理器执行的计算机程序指 令， 所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如 权利要求1 ‑7任一项所述的基于 机器视觉辅助的门对门全自主飞行着陆引导方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115050215 A 3