使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種定位巡航系統(tǒng)，具體涉及一種使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，屬于無人機(jī)導(dǎo)航領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無人機(jī)”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)廣泛應(yīng)用于警用、城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險(xiǎn)救災(zāi)、視頻拍攝等行業(yè)。從助力現(xiàn)代鄉(xiāng)村到給力智慧城市，凡是需要空中解決方案的地方，都將有無人機(jī)的一席之地。隨著無人機(jī)應(yīng)用范圍越來越廣，作業(yè)區(qū)域越來越復(fù)雜，如何能夠使無人機(jī)工作自主能力更高更強(qiáng)，使用更加便捷，是無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向。
[0003]目前，利用GPS可以實(shí)時(shí)定位多旋翼無人機(jī)的位置，但其在很多方面的性能并不盡如人意，特別是GPS定位精度和定位效率。
[0004]—方面，GPS單點(diǎn)定位精度大致在20m左右，這并不能滿足無人機(jī)沿預(yù)定航線定速巡航和定點(diǎn)懸停作業(yè)對(duì)定位導(dǎo)航精度的要求。由于存在著軌道誤差、時(shí)鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與無人機(jī)實(shí)際坐標(biāo)是不一樣的，存在誤差。
[0005]另一方面，GPS衛(wèi)星信號(hào)很容易受到建筑物的阻擋，這使得GPS接收機(jī)在峽谷等環(huán)境中經(jīng)常由于可見衛(wèi)星數(shù)目不足而不能完成定位。
[0006]無人機(jī)在飛行時(shí)，無論采用哪種飛行方式，都需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位測(cè)量，定位信息是無人機(jī)自駕系統(tǒng)需要輸入的重要信息，定位測(cè)量精確與否，直接關(guān)系到飛行品質(zhì)，而對(duì)于全自主飛行模式而言，定位精準(zhǔn)是完成任務(wù)與安全飛行的首要條件。
[0007]在低空、復(fù)雜地形飛行應(yīng)用中，由于現(xiàn)有的衛(wèi)星定位精度不夠，無人機(jī)無法獲知準(zhǔn)確的位置信息，所以不能采用全自主的飛行方式，只能依靠地面操控人員手動(dòng)操作無人機(jī)進(jìn)行飛行作業(yè)。這樣不僅受到通訊方式的限制無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高精度飛行，而且需要經(jīng)驗(yàn)豐富技術(shù)嫻熟的地面操控人員，人工成本高、作業(yè)效率低，不足以滿足無人機(jī)日益擴(kuò)大的使用需求。
[0008]傳統(tǒng)無人機(jī)無法實(shí)現(xiàn)高精度定位，因此只能實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)離障礙物的高空進(jìn)行自駕飛行，而在靠近障礙物的復(fù)雜飛行區(qū)域內(nèi)，只能通過經(jīng)驗(yàn)豐富的操控人員進(jìn)行手動(dòng)輔助飛行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，該定位巡航系統(tǒng)能夠使無人機(jī)在飛行時(shí)定位精度達(dá)到厘米級(jí)，從而可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的高精度定位飛行作業(yè)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0011]—種使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，包括:機(jī)載部分和地面站部分，其特征在于，
[0012]前述機(jī)載部分包括:差分GPS定位設(shè)備、高精度自駕儀和伺服控制機(jī)構(gòu)，
[0013]前述差分GPS定位設(shè)備用于獲得無人機(jī)的當(dāng)前實(shí)時(shí)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)接口直接將定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的輸入到高精度自駕儀中，
[0014]前述高精度自駕儀對(duì)獲得的高精度定位坐標(biāo)進(jìn)行處理，得到無人機(jī)當(dāng)前位置，再通過與預(yù)設(shè)航線對(duì)比運(yùn)算，分析出無人機(jī)下一步控制指令，
[0015]前述伺服控制機(jī)構(gòu)接收到無人機(jī)的控制指令后，按相應(yīng)指令進(jìn)行響應(yīng)，通過改變各槳臂電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制無人機(jī)的姿態(tài)及飛行軌跡；
[0016]前述地面站部分包括:高精度定位基站、地面控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)，
[0017]前述高精度定位基站與機(jī)載差分GPS定位設(shè)備配合工作，用于獲取無人機(jī)當(dāng)前高精度坐標(biāo)，
[0018]前述地面控制子系統(tǒng)用來調(diào)試、控制無人機(jī)飛行，
[0019]前述數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)用于負(fù)責(zé)地面站與無人機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。
[0020]前述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，前述差分GPS定位設(shè)備為微型的高精度差分GPS定位設(shè)備。
[0021]前述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，前述數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面。
[0022]前述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，前述地面站部分還包括:手動(dòng)遙感控制器。
[0023]本實(shí)用新型的有益之處在于:
[0024](I)采用差分GPS技術(shù)，把無人機(jī)定位精度提升到了厘米級(jí)，使無人機(jī)可以在飛行過程中實(shí)時(shí)獲知自身準(zhǔn)確的空間位置，確保了無人機(jī)能夠沿事先規(guī)劃的路徑飛行，從而達(dá)到了高精度定位巡航的效果；
[0025](2)采用微型的差分式高精度GPS定位設(shè)備，其體積和重量是一般差分式高精度GPS定位設(shè)備的幾十分之一，體積小、重量輕，適合裝載在無人機(jī)等小型飛行器上使用。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型的高精度定位巡航系統(tǒng)的組成示意圖；
[0027]圖2是本實(shí)用新型的定位巡航系統(tǒng)其各組成機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0029]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型的高精度定位巡航系統(tǒng)，其使用在無人機(jī)上，包括兩大部分:機(jī)載部分和地面站部分。
[0030]一、機(jī)載部分
[0031]機(jī)載部分包括:差分GPS定位設(shè)備、高精度自駕儀和伺服控制機(jī)構(gòu)。
[0032]1、差分GPS定位設(shè)備
[0033]差分GPS定位設(shè)備集成在高精度自駕儀中，用于獲得無人機(jī)的當(dāng)前實(shí)時(shí)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)接口直接將定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的輸入到高精度自駕儀中。
[0034]無人機(jī)在工作過程中會(huì)離開操控人員的視線進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè)，將差分GPS定位設(shè)備集成在高精度自駕儀中，使得無人機(jī)在飛行時(shí)定位精度達(dá)到了厘米級(jí)，無人機(jī)可以在飛行過程中實(shí)時(shí)獲知自身準(zhǔn)確的空間位置，確保了能夠沿事先規(guī)劃的路徑飛行，從而可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的高精度定位飛行作業(yè)。
[0035]差分GPS定位設(shè)備優(yōu)選微型的高精度差分GPS定位設(shè)備，其體積較小，更適合無人機(jī)的輕量化要求。
[0036]依靠GPS定位是實(shí)時(shí)獲取無人機(jī)位置的重要手段，通過應(yīng)用微型的高精度差分GPS定位設(shè)備可以進(jìn)一步提高定位精度，消除誤差，使無人機(jī)能準(zhǔn)確無誤到達(dá)作業(yè)區(qū)域。
[0037]2、高精度自駕儀
[0038]高精度自駕儀對(duì)獲得的高精度定位坐標(biāo)進(jìn)行處理，處理后得到無人機(jī)當(dāng)前位置，再通過與預(yù)設(shè)航線對(duì)比運(yùn)算，分析出無人機(jī)下一步控制指令。
[0039]3、伺服控制機(jī)構(gòu)
[0040]伺服控制機(jī)構(gòu)接收到無人機(jī)的控制指令后，會(huì)按相應(yīng)指令進(jìn)行響應(yīng)，通過改變各槳臂電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制無人機(jī)的姿態(tài)及飛行軌跡。
[0041 ] 二、地面站部分
[0042]地面站部分包括:高精度定位基站、地面控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)。
[0043]1、高精度定位基站
[0044]高精度定位基站是與機(jī)載差分GPS定位設(shè)備配套使用的，二者配合工作，可以獲取無人機(jī)當(dāng)前高精度坐標(biāo)。
[0045]2、地面控制子系統(tǒng)
[0046]地面控制子系統(tǒng)即無人機(jī)地面控制子系統(tǒng)，其主要用來調(diào)試、控制無人機(jī)飛行。
[0047]3、數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)
[0048]數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)用于負(fù)責(zé)地面站與無人機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。
[0049]數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)優(yōu)選采用人機(jī)交互界面，這樣更方便觀察無人機(jī)實(shí)時(shí)信息及遠(yuǎn)程控制。
[0050]此外，地面站部分還包括:手動(dòng)遙感控制器。
[0051]需要說明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，包括:機(jī)載部分和地面站部分，其特征在于， 所述機(jī)載部分包括:差分GPS定位設(shè)備、高精度自駕儀和伺服控制機(jī)構(gòu)， 所述差分GPS定位設(shè)備用于獲得無人機(jī)的當(dāng)前實(shí)時(shí)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)接口直接將定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的輸入到高精度自駕儀中， 所述高精度自駕儀對(duì)獲得的高精度定位坐標(biāo)進(jìn)行處理，得到無人機(jī)當(dāng)前位置，再通過與預(yù)設(shè)航線對(duì)比運(yùn)算，分析出無人機(jī)下一步控制指令， 所述伺服控制機(jī)構(gòu)接收到無人機(jī)的控制指令后，按相應(yīng)指令進(jìn)行響應(yīng)，通過改變各槳臂電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制無人機(jī)的姿態(tài)及飛行軌跡； 所述地面站部分包括:高精度定位基站、地面控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)，所述高精度定位基站與機(jī)載差分GPS定位設(shè)備配合工作，用于獲取無人機(jī)當(dāng)前高精度坐標(biāo)， 所述地面控制子系統(tǒng)用來調(diào)試、控制無人機(jī)飛行， 所述數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)用于負(fù)責(zé)地面站與無人機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，所述差分GPS定位設(shè)備為微型的高精度差分GPS定位設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，其特征在于，所述地面站部分還包括:手動(dòng)遙感控制器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種使用在無人機(jī)上的高精度定位巡航系統(tǒng)，包括：機(jī)載部分和地面站部分，其特征在于，前述機(jī)載部分包括：差分GPS定位設(shè)備、高精度自駕儀和伺服控制機(jī)構(gòu)，前述地面站部分包括：高精度定位基站、地面控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸與顯示子系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益之處在于：采用差分GPS技術(shù)，把無人機(jī)定位精度提升到了厘米級(jí)，使無人機(jī)可以在飛行過程中實(shí)時(shí)獲知自身準(zhǔn)確的空間位置，確保了無人機(jī)能夠沿事先規(guī)劃的路徑飛行，從而達(dá)到了高精度定位巡航的效果。
【IPC分類】G01S19/41, G05D1/10
【公開號(hào)】CN205247213
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521101178
【發(fā)明人】曹飛
【申請(qǐng)人】北京中飛艾維航空科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日