限位杆传动子结构、组合结构、辅助接收平台及调控方法

技术领域

本发明属于无人机自主起降技术领域，尤其涉及限位杆传动子结构、组合结构、辅助接收平台及调控方法。

背景技术

无人机辅助降落技术能够帮助无人机在无人操控的情况下可靠的完成降落，在此基础上能够完成更加复杂的任务，适应特殊工况。此技术需要降落平台和无人机控制两方面的配合。具体过程为，无人机首先通过GPS定位等方法抵达平台上方，再通过下视摄像头采集目标平台图像信息，通过飞行算法调控无人机姿态，并平稳降落。另一方面，由于无人机自身主控算力有限，且降落接触瞬间由于地面效应使无人机难以控制，存在因末端决策困难造成的长时间悬停、撞击地面产生侧翻等问题。因此，需要在降落平台端设置特定辅助降落机构进行配合，对无人机锁紧，从而提高无人机自主降落的可靠性。

中国发明专利公开号CN113635827A，公开日2021.11.12，公开一种无人机捕获及锁紧装置，使用数组连杆机构对无人机进行锁紧，机构末端的限位部件与无人机机架结合锁紧。

中国发明专利公开号CN113636094A，公开日2021.11.12，公开一种具有圆环形支腿的无人机捕获及锁紧装置，采用了一种环形的限位支架，通过下方传动机械来控制限位环的收缩，与无人机机架完成锁紧。它们都需要特制的适配无人机机架形状的锁紧机构。其狭窄的结构难以应对无人机降落偏差，对恶劣天气的降落应对能力弱。

中国发明专利公开号CN114771858A，公开日2022.07.22，公开一种无人机自动机场及使用方法，也是一种在末端辅助接收无人机的装置，且使用四组限位杆作为执行机构。它采用由伺服电机驱动的滚珠丝杠作为驱动单元，其优势是控制精确，缺陷是响应速度较慢，且其模组成本高昂，难于大规模应用。

中国实用新型专利公开号CN213502945U，公开日2021.06.22，公开一种小型无人机自动更换电池的移动机巢及其停机坪，是一种小型无人机自动更换电池的移动机巢及其停机坪，它不对无人机降落任务进行辅助，机械钳只在无人机完成降落到指定地点后帮助无人机更换电池。

中国发明专利公开号CN112706937B，公开日2022.03.22，公开一种无人机柔性精准自主起降装置及控制方法，设置了倾角可随无人机姿态变化的起降平台，使用两对夹手的对中运动完成对无人机的锁紧。优点是减弱了无人机落地时的冲击和震荡，缺陷是平台需要与无人机降落过程实时配合，使降落任务时间加长，且无法弥补对无人机降落位置的误差。

为了能使平台能针对无人机的运动状况加以配合，通常需要平台主动探测无人机的位置，合适的方案是基于多站测距定位的引导原理。使用设置在无人机降落区域四角地超声测距传感器解算无人机的三维坐标，即无人机所在的区域，并根据反馈数据规划平台机械装置的动作。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术固定机构较复杂、可靠性差、无法弥补自动降落时无人机可能出现的偏差，且对无人机机架有特殊要求，需要额外改装，否则无法与辅助机构配合锁紧。

(2)无人机基于螺旋桨的高速旋转，向下推动气流产生升力，在接近地面时，气流与下方实体激烈对冲，造成不稳定的地面效应，对无人机运动控制的稳定性干扰很大。在无人机体型较大和大风等不利因素的影响下更为凸显，现有技术增加了不可逆转的灾难性风险，降低了系统的可靠性。无人机一旦侧翻，在无人干预的情况下很难继续执行任务，且会对螺旋桨和电机组造成严重破坏。为了克服这种问题，接收无人机机构应该容许一定降落位置和降落姿态的偏差，能够在无人机与地面完成接触的短暂时间快速响应和动作。主要的困难在于机械结构对无人机运动的容错性和快速启动、高速运作的能力。当无人机从一定高度向平台基础面靠近，由于地面效应和无人机控制算法精度的原因，必然造成一定程度上的摇摆和落地反弹。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了限位杆传动子结构、组合结构、辅助接收平台及调控方法。本发明能够检测到无人机下降到达合适位置时完成固定锁紧，使得机架能够被固定机构完整压盖，从而防止反弹与倾覆。本发明在控制中，能够快速判断无人机到达即将接触平台基面的位置，进而指示锁紧机构快速完成对中运动与机架锁紧。本发明建构清晰，装配简单，成本可控，能够应对干扰较强的恶劣工况，弥补了前述几种相关方案的缺点。

所述技术方案如下：限位杆传动子结构，包括：直角齿轮箱1、双出轴动力电机、限位杆、丝杠卡座、丝杠、激光测距反射屏、丝杠螺母；

所述直角齿轮箱包括第一齿轮箱和第二齿轮箱；所述丝杠包括第一丝杠和第二丝杠；所述丝杠螺母包括第一丝杠螺母和第二丝杠螺母；

所述双出轴动力电机不同输出端分别设置有第一光轴和第二光轴；所述第一光轴以及第二光轴上分别连接第一齿轮箱和第二齿轮箱；

所述第一齿轮箱和第二齿轮箱均通过内部的伞形齿轮转换度动力方向后，分别传递给第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠和第二丝杠上分别套装可自由滑动的第一丝杠螺母和第二丝杠螺母；

所述第一丝杠螺母以及第二丝杠螺母上焊接限位杆；所述限位杆的末端位置安装激光测距反射屏；

所述限位杆由两侧的第一丝杠和第二丝杠同步反向协调驱动，对落地阶段的无人机进行夹取；

所述丝杠卡座包括第一卡座和第二卡座；所述第一丝杠和第二丝杠分别插装在第一卡座以及第二卡座上。

进一步，所述第一丝杠螺母以及第二丝杠螺母与限位杆两端也可采用具有弹性的胶粘剂连接。

进一步，所述双出轴动力电机也可采用伺服电机，所述丝杠和丝杠螺母组成的驱动结构也可采用皮带传动或采用齿轮齿条机构；在传动齿轮内环开孔，并设置光敏传感计数器获知运动位置；齿轮带动齿条实现平动，齿轮转数与齿条平动距离相匹配，在齿轮上开孔，背后设置灯珠，每转动一定角度，灯珠的光透过齿轮开孔，到达开孔对侧的光敏电阻或传感器，进行计数，实现与齿条固定配合的限位杆向指定位置运动。

进一步，所述直角齿轮箱也可采用蜗轮蜗杆传递、设置多节万向节传递；或取消传动结构，使双出轴动力电机直接与丝杠通过联轴器连接，通过上位机控制限位杆两端动力同步行进。

本发明的另一目的在于提供限位杆传动组合结构，由多个所述限位杆传动子结构拼装而成，形成框架结构。

进一步，所述框架结构中，横方向的限位杆形成两条无人机横向限位杆，纵方向上形成无人机纵向限位杆；两条无人机横向限位杆与两条无人机纵向限位杆围成无人机限位区域，用于完成对降落无人机的卡位。

本发明的另一目的在于提供辅助接收平台，该平台用于无人机自动降落，其表面安装有如权利要求所述的限位杆传动组合结构，该平台包括：由无人机降落平台框架组成的无人机降落辅助接收装置；所述无人机降落辅助接收装置上安装有权利要求所述的限位杆传动组合结构；

所述无人机降落平台框架上安装有用于检测无人机纵向限位杆、无人机横向限位杆运动位置的限位杆位置传感器；

所述限位杆位置传感器发送激光信号到激光测距反射屏；所述激光测距反射屏将反射信号发送外部上位机的控制器；所述控制器判断无人机纵向限位杆、无人机横向限位杆当前运动位置信息，并发送指令传输至双出轴动力电机，进而调控双出轴动力电机的运动状态；

所述无人机降落平台框架的四角均安装有限位杆位置传感器支架，所述限位杆位置传感器安装在限位杆位置传感器支架上；所述限位杆位置传感器将信号传递给外部上位机的控制器；所述无人机降落平台框架下部安装有平台支撑轮，其上部安装有超声测距传感器。

本发明的另一目的在于提供调控方法，应用于所述的无人机自动降落辅助接收平台，该方法包括：

初始化完成后，先启动四组限位杆位置传感器，得到限位杆距离参考平面的相对位置，也即是激光测距传感器支架所在位置，据此解算限位区域,解算出空间坐标；通过设置于无人机降落区域四角的超声测距传感器，监控无人机位置，当高度下降到合适地点时，发送无人机在降落区域的平面二维坐标给上位机的控制器，计算出限位杆移动至指定位置时对应的限位杆位置传感器读数；使用双闭环PID控制算法驱使限位杆到达这一位置。

进一步，所述监控无人机位置包括：使用分布于平台四角的四组超声测距传感器解算无人机空间位置，或二维相控阵雷达，根据解算出的无人机坐标确定限位区域，进而驱动限位杆运动。

进一步，所述双闭环PID控制算法首先由设置于无人机降落区域四角的超声测距传感器探测无人机三维坐标，根据射影到降落区域平面的二维坐标x、y确定限位杆限位区域，并根据高度坐标h确定平台启动时机。得到两条无人机纵向限位杆、两条无人机横向限位杆分别要达到的位置后，进而通过PID控制两条无人机纵向限位杆、两条无人机横向限位杆准确的运动到要求的位置，组合成限位区域，完成对无人机的锁紧。

结合上述技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明采用四组限位杆完成无人机锁紧，达到辅助接收无人机自主降落的目的。本发明能够适应无人机降落位置的偏差，提高无人机运动控制和定位的容错率；能够在无人机与地面接触阶段快速完成锁紧，缓解了地面效应对无人机与地面接近时失去平衡侧翻的风险。

本发明传动方案选用了一对同步旋转的丝杠来实现控制杆的快速平动，动力端由一个双出轴动力电机负责，这一设计简单可靠，能够满足在一定负载下高速运动的要求。本发明适用性高，机械装置不针对某一特定形状尺寸的无人机。本发明拓展性强，无人机在平台上完成锁紧后，其位置可根据限位杆的位置来确定，并可将其继续转移到指定位置，为后续拓展任务如充电、卸货、定点起飞等提供了基础。具体地，当无人机在平台上完成锁紧后，便可通过四组限位杆保持区域对中锁紧，四组限位杆配合移动，使无人机向指定位置靠近，到达充电桩或无线充电模块，完成电池能量补充。卸货和定点起飞基于同样的原理，限位杆保持锁紧状态运动将无人机送达指定位置，开放平台卸货口使无人机放下悬挂物体或解放限位杆环抱，使无人机能够自由起飞。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；

图1是本发明实施例提供的限位杆传动子结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一齿轮箱的局部放大图；

图3是本发明实施例提供的第一光轴、第二光轴局部放大图；

图4是本发明实施例提供的第二丝杠螺母局部放大图；

图5是本发明实施例提供的无人机自动降落辅助接收平台示意图；

图6是本发明实施例提供的激光测距反射屏搭载无人机降落平台的局部放大图；

图7是本发明实施例提供的丝杠搭载无人机降落平台的局部放大图；

图8是本发明实施例提供的限位杆位置传感器以及无人机部分旋翼搭载无人机降落平台的局部放大图；

图9是本发明实施例提供的双出轴动力电机搭载无人机降落平台的局部放大图；

图10是本发明实施例提供的无人机部分旋翼搭载无人机降落平台的侧视局部放大图；

图11是本发明实施例提供的无人机位置在平台平面的投影图；

图12是本发明实施例提供的无人机位置；

图13是本发明实施例提供的船舶上应用场景效果图；

图中：1、直角齿轮箱；101、第一齿轮箱；102、第二齿轮箱；2、双出轴动力电机；201、第一光轴；202、第二光轴；3、限位杆；301、无人机纵向限位杆；302、无人机横向限位杆；4、丝杠卡座；401、第一卡座；402、第二卡座；5、丝杠；501、第一丝杠；502、第二丝杠；6、激光测距反射屏；7、丝杠螺母；701、第一丝杠螺母；702、第二丝杠螺母；8、无人机降落辅助接收装置；9、平台框架拉环；10、反射屏紧固结构；11、平台支撑轮；12、无人机降落区域；13、无人机；14、限位杆位置传感器；15、限位杆位置传感器支架；16、无人机降落平台框架；17、超声测距传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加浅显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例1，如图1-图4所示，本发明实施例提供的限位杆传动子结构包括：直角齿轮箱1、双出轴动力电机2、限位杆3、丝杠5、激光测距反射屏6和丝杠螺母7；所述直角齿轮箱1包括第一齿轮箱101和第二齿轮箱102；所述丝杠5包括第一丝杠501和第二丝杠502；所述丝杠螺母7包括第一丝杠螺母701和第二丝杠螺母702；

所述双出轴动力电机2不同输出端分别设置有第一光轴201和第二光轴202；所述第一光轴201以及第二光轴202上分别连接第一齿轮箱101和第二齿轮箱102；

所述第一齿轮箱101和第二齿轮箱102均通过内部的伞形齿轮转换90度动力方向后，分别传递给第一丝杠501和第二丝杠502，所述第一丝杠501和第二丝杠502分别套装可自由滑动的第一丝杠螺母701和第二丝杠螺母702；

所述第一丝杠螺母701以及第二丝杠螺母702上焊接用于连接第一丝杠螺母701、第二丝杠螺母702的限位杆3；所述限位杆3的末端位置安装有激光测距反射屏6。

所述限位杆3由两侧的第一丝杠501和第二丝杠502同步反向协调驱动，对落地阶段的无人机13进行夹取。

在本发明实施例中，丝杠螺母7与丝杠5的连接方式采用焊接或具有一定弹性的胶粘剂连接，可以降低装配时校准限位杆3两端丝杠螺母7平行于基准线平动的难度；

其中限位杆3杆选用了PP塑料，其它部件3D打印制作。

丝杠螺母7与限位杆3两端的连接方式采用具有一定弹性的胶粘剂连接，可以降低装配时校准限位杆两端丝杠螺母7平行于基准线平动的难度；

本发明实施例提供的限位杆传动子结构还包括丝杠卡座4；所述丝杠卡座4包括第一卡座401和第二卡座402；所述第一丝杠501和第二丝杠502分别插装在第一卡座401以及第二卡座402上。

实施例2，如图5-图10所示本发明实施例提供限位杆传动组合结构，由4个实施例1提供的限位杆传动子结构拼装，形成框架结构；

所述框架结构中，横方向的限位杆3形成两条无人机横向限位杆302，纵方向上形成无人机纵向限位杆301；两条无人机横向限位杆302与两条无人机纵向限位杆301围成无人机降落区域12，用于完成对降落无人机13的卡位。无人机降落区域12中间部位留给无人机13降落使用的大平面。

在本发明实施例中，所述双出轴动力电机2通过PWM调速实现第一光轴201和第二光轴202的同速输出，用于调控第一丝杠501以及第二丝杠502同速旋转，实现限位杆3的两端运动距离相同。

实施例3，如图5-图10所示，本发明实施例提供无人机自动降落辅助接收平台，包括：由无人机降落平台框架16组成的无人机降落辅助接收装置8；所述无人机降落辅助接收装置8上安装有实施例2所述的限位杆传动组合结构；

所述无人机降落平台框架16上安装有用于检测无人机纵向限位杆301和无人机横向限位杆302运动位置的限位杆位置传感器14；所述无人机降落平台框架16的一侧安装有平台框架拉环9；

所述限位杆位置传感器14发送激光信号到激光测距反射屏6；激光测距反射屏6将反射信号发送外部上位机的控制器；控制器判断无人机纵向限位杆301、无人机横向限位杆302当前运动位置信息；并发送指令传输至双出轴动力电机2，进而调控双出轴动力电机2的运动状态，通过第一光轴201、第二光轴202，联轴器，齿轮箱，联轴器，丝杠动力系控制调节限位杆3的位置；

激光测距反射屏6通过反射屏紧固结构10固定在无人机纵向限位杆301或无人机横向限位杆302的一端；

所述限位杆位置传感器14安装在限位杆位置传感器支架15上，所述限位杆位置传感器支架15安装在无人机降落平台框架16的四角；所述限位杆位置传感器14将信号传递给外部上位机的控制器。

所述无人机降落平台框架16下部安装有平台支撑轮11，其上部安装有超声测距传感器17。

实际应用中具体的装配方式可以根据无人机降落平台框架16的变动更改，只要能平衡固定限位杆传动组合结构的关键连接点。

示例性的，超声测距传感器17采用超声波传感器，超声波传感器主要由发送部分、接收部分、控制部分和电源部分构成。其中，发送部分由发送器和换能器构成，换能器可以将压电晶片受到电压激励而进行振动时产生的能量转化为超声波，发送器将产生的超声波发射出去；接收部分由换能器和放大电路组成，换能器接收到反射回来的超声波，由于接收超声波时会产生机械振动，换能器可以将机械能转换成电能，再由放大电路对产生的电信号进行放大；控制部分就是对整个工作系统的控制，首先控制发送器部分发射超声波，然后对接收器部分进行控制，判断接收到的是否是由自己发射出去的超声波，最后识别出接收到的超声波的大小；电源部分就是整个系统的供电装置。这样，在电源作用下、在控制部分控制下，发送器与接收器两者协同合作，就可以完成传感器所需的功能。根据声速和超声信号来回的时间解算距离。

通过上述实施例，本发明可应用于采用旋翼无人机定点起降的各类场景之中，例如无人机快递取件和投送、农用无人机自主作业、车/船基无人机投放和回收等，具有广泛的实用性。本发明的应用，可以有效提高无人机起降的安全和可靠性，为整个投送任务的完成提供平台基础。本发明补充了有长处的新型无人机自动起降接收方案。本发明解决了无人机自主降落稳定性可靠性的问题。

实施例4，本发明创新在于，四组限位杆传动子结构的平动配合完成对无人机机架的锁紧；本发明设计了一组由双出轴动力电机2驱动同步运转的丝杠5实现限位杆3的快速运动；本发明由无人机视觉探测平台降落位置并控制无人机13自动降落，辅助接受平台主动探测无人机13位置，实现无人机13稳定降落。

本发明实施例提供的无人机自动降落辅助接收平台通过四块超声测距传感器17的超声测距的返回值进行无人机降落位置的解算，并将得到的二维坐标转化为双出轴动力电机2组的pwm、dir方向控制信号，实现控制限位杆3对无人机13的精准锁紧。利用python3.serial库，通过USB通讯，利用UNO物理I2C串口运行TOF激光测距程序，并实时传达树莓派。

可以理解，本发明实施提供的无人机自动降落辅助接收平台，通过四块激光测距反射屏6反射激光信号解算限位杆3位置，四组超声测距传感器17的返回值进行无人机13降落位置的解算；

上位机方法继承调用关系，实验中选用树莓派为控制终端，Arduino单片机作为下位机完成激光测距数据采集。每一次循环体主要处理的数据来源是四组反馈限位杆3实时位置的限位杆位置传感器14，每个数据代表限位杆3距离激光测距反射屏6位置的直线距离。根据实时的数据更新，解算出合适的电机电压，使得限位杆3平滑迅速的向指定位置运动，完成最终的锁紧。

Pi.GPIO是树莓派通用IO接口；

time是时间处理方法库；

pisitionResolution是解算无人机13位置的类，引用了ultranSensor超声测距传感器17控制的方法。

laserDistanceFinder是限位杆位置传感器14调用的类，引用了树莓派的I2C接口，或使用开源电子平台Arduino的I2C接口，再将数据传给树莓派。

dcMotor是双出轴动力电机2控制的类，包含pwm电压控制和dir方向极性控制。

树莓派引脚规则采用BCM模式的引脚规则即Pi.BCM；

树莓派通讯串口采用Pi.serial；

开源电子平台的接口采用Arduino.i2c接口。

这四个主要的类集成后在主方法mainProgram中调用，完成辅助降落任务的程序逻辑。

在本发明实施例中，上位机控制限位杆3运动的方法包括：

初始化完成后，先启动四组限位杆位置传感器14，得到限位杆3距离参考平面的相对位置，解算限位区域，得到返回值后，解算出空间坐标，通过设置于无人机降落区域12四角的超声测距传感器17，监控无人机13位置，当下降到合适高度时，发送无人机降落辅助接收装置8平面二维坐标给外部上位机的控制器，计算出限位杆3移动至指定位置时对应的限位杆位置传感器14读数；使用双闭环PID控制算法驱使限位杆3到达这一位置。

所述解算出空间坐标包括：使用分布于平台四角的四组超声测距传感器17解算无人机13空间位置，或二维相控阵雷达，或改用反射传感器阵列根据解算出的无人机13坐标确定限位区域，进而驱动限位杆3运动；

所述双闭环PID控制算法仅应用于限位杆3的驱动，首先由设置于无人机降落区域12四角的超声测距传感器17探测无人机13三维坐标，根据射影到平台的二维坐标x、y确定限位杆3收缩区域，根据高度坐标h确定平台启动时机，进而根据此坐标确定限位区域，得到两条无人机纵向限位杆301、两条无人机横向限位杆302分别要达到的位置，进而通过PID控制两条无人机纵向限位杆301、两条无人机横向限位杆302准确的运动到要求的位置，组合成限位区域，完成对无人机13的锁紧。

其中，激光测距返回值即为限位杆3距离激光测距反射屏6参考平面的水平相对距离。

解算出空间坐标方法包括：

联立公式(1)-公式(3)，可推导出：

式中，L为正方形平台的边长，h为无人机13所在高度，l

无人机13位置在平台平面的投影如图11所示，C、D、O、E为正方形平台四角，O为空间坐标参考原点，P为无人机13位置在平台平面上的射影，P2为P在OE直线上的射影；P1为P在OC直线上的射影；x为P2点到O点的距离；y为P1点到O点的距离；

二维相控阵雷达或设置于平台四角的四组限位杆位置传感器14，实时监控无人机13位置，当高度下降到合适地点时，发送无人机降落辅助接收装置8平面二维坐标给上位机的控制器，计算出限位杆3移动至指定位置时对应的限位杆位置传感器14读数。

示例性的，根据无人机13机架尺寸和激光测距反射屏6实际位置计算限位区域的大小，再根据无人机13的中心坐标使限位区域的中心与之重合。

从而驱使限位杆3到达这一位置，这个过程可以使用双闭环PID控制算法同时为了满足高速响应以及快速锁紧的需要，在无人机13高度距离锁紧位置尚有一定距离时，应该控制限位杆3向指定位置缓慢靠拢，减小响应时间，提高响应速度。

示例性的，在无人机13起降任务的整体程序逻辑中，首先setup部分完成所有部件的启动于初始化，接着进入主循环，首先ultrasonicSensor类的getDistance方法得到四组限位杆位置传感器14的数值，在resolveThePosition方法中按照前述的算法解算无人机13的位置。根据此位置解算出四组限位杆3所要形成的限位区域以及对应位置激光测距传感器的期望读数。

接下来laserSensor类的findDistance方法得到每组限位杆3到激光测距反射屏6参考平面的相对距离，并进行判断，如果数值小于期望读数，驱动双出轴动力电机2正转，使限位杆3向前移动；如果数值大于期望读数，驱动双出轴动力电机2反转，使限位杆3向后移动。如果测量值和期望读数之差的绝对值小于误差阈值，双出轴动力电机2停转。setMode方法用来设置电机旋转方向，常参数HIGH对应正转，LOW对应负转。pwm类的changeDutyCircle方法用来设置驱动电机的转速，范围为0-100，为脉冲信号阈值的区间在一个周期内的占比，数值越大响应越快，值为100时全速驱动。

实施例5，在本发明实施例中，限位杆传动子结构的平动机构方案中选择丝杠5、丝杠螺母7，并利用双出轴动力电机2驱动。

双出轴动力电机2替代方案可用伺服电机替代，丝杠5、丝杠螺母7可用皮带传动替代或可用齿轮齿条机构。

限位杆3在运动过程中的位置需要准确获取，方案中选取无人机13位置主动定位传感器感知。可以将无人机13位置主动定位传感器设置在限位杆3的远端，以防无人机13接近时产生冲突，并在无人机降落平台框架16一侧安装限位杆位置传感器14，在限位杆3设置激光测距反射屏6，从而获知限位杆3的相对位置，或者交换限位杆位置传感器14与激光测距反射屏6的位置，在无人机降落平台框架16设置限位杆位置传感器14，限位杆3上设置激光测距反射屏6。由限位杆位置传感器14首先发出光信号，到达激光测距反射屏6并返回到限位杆位置传感器14的接收模块，通过计算来回的飞行时间，结合使用光的媒介速度，就可以直接计算相对位置。

替代方案可将双出轴动力电机2改为步进电机，不再设置激光传感器；如果选用齿轮齿条为限位杆3平动方案，可以在传动齿轮内环开孔，并设置光敏传感器计数来获知运动位置。齿轮带动齿条实现平动，齿轮转数可与齿条平动距离相匹配，在齿轮上开孔，背后设置灯珠，每转动一定角度，灯珠的光透过齿轮开孔，到达开孔对侧的光敏电阻或传感器，进行计数，开孔较密即可调整控制的精度，实现与齿条固定配合的限位杆3向指定位置运动。

直角齿轮箱1传动方案在直角转角处设置1：1伞齿轮组来实现动力传递。替代方案可改为蜗轮蜗杆传递、设置多节万向节传递，或取消传动结构，使双出轴动力电机2直接与丝杠5通过联轴器连接，通过上位机控制限位杆3两端动力同步行进。

无人机降落辅助接收装置8对无人机13主动定位方案中选用四组限位杆3位置传感器14解算方法。

示例性的，每组激光测距的数据对应解算一组限位杆3的位置，以激光测距反射屏6设置的位置为基准面，激光测距传感器发射信号到激光测距反射屏6后返回到传感器，往返的时间的一半乘光速即得限位杆3到激光测距反射屏6基准面的水平距离。激光测距用来解算限位杆3组成的限位范围，与无人机13定位无关。

可改用二维相控阵雷达、可搭载摄像头改用机器视觉方案、可改用其它反射传感器阵列等能够实时获取无人机13相对于无人机降落区域12空间位置的方式。超声传感器也可替换其它反射式传感器，譬如以红外线作为媒介。由于无人机13的几何形状并不规则，应当要求能够得到无人机13相对于传感的模糊位置，四组传感器相互配合，解出无人机13对于降落平台平面的横纵坐标位置以及高度，并实时更新，在高度小于阈值时把横纵坐标参数传送给主控模块，并通过电机驱动模块使限位杆3到达指定位置。

实施例6，本发明实施例提供的技术方案可能的应用场景包括但不限于：偏远无人区域执行观测任务时降落至补给站，港口管理中与水面停泊平台配合，协调船舶停靠。

将上述装置设置于需要无人机13自主起降的场景，外部的无人机降落平台框架16结构可以更改以和实际场地相匹配。本方案不需要对无人机13进行相应的改造，但需要根据无人机13机架的尺寸和应用场景进行实地校准。校准主要包括：

根据无人机13机架的尺寸调节限位杆3收缩的幅度，使它能在降落末端完全锁紧无人机13；

根据无人机13降落速度(包含运动速度和自主降落算法的实现速度)设置限位杆3的响应速度，使限位杆3到达降落位置的时刻与无人机13接触地面的时刻保持在一定范围之内；

根据无人机13的尺寸大小和形状微调主动定位的参数，使得控制限位杆3收缩的范围能够与无人机13实际落地的范围相吻合。

以如下船舶上应用场景为例介绍此方案的应用：如图13所示。

在港口航道管理中，可能需要利用无人机视野开阔和机动性强的优点，对船舶进行导航及通行、停泊等管理。为了克服无人机电池续航能力的问题，以及恶劣气象的停泊需求，可以部署一艘供无人机停泊的水面，供无人机随时进行停泊，并可以设置充电装置。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程。

基于上述本发明实施例记载的技术方案，进一步的可提出以下应用例。

根据本申请的实施例，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。

本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。