CN203241533U - 无人机点对点定位系统 - Google Patents

Abstract

本项实用新型涉及无人机点对点定位系统，该系统使用点对点定位技术对无人机进行定位。该系统中，包括搜索定位仪和信号发射仪，搜索定位仪位于无人机上，能够接收信号发射仪发出的点对点定位信号，通过确定搜索定位仪与信号发射仪的角度与距离，从而实现无人机的精确定位。点对点定位可以独立于现有其他定位技术，对无人机进行精确定位。并能够克服现有技术的不足，如全球定位系统GPS信号微弱，容易被屏蔽或干扰，惯性导航系统INS有较大的累积误差等。

Description

无人机点对点定位系统

技术领域：

本实用新型涉及无人机的定位导航系统，具体说是使用点对点定位技术对无人机实施精确定位的无人机点对点定位系统。 

背景技术：

目前无人机定位导航主要使用以下三种定位技术： 

(1)惯性导航系统(INS) 

通过加速计来确定无人机的加速度，通过陀螺仪来确定角速度。惯性导航系统的缺点在于随着时间的累积，定位的精度会降低，错误增加。前后两个时间点的位置会发生很大偏差。 

(2)全球卫星定位导航系统(GPS) 

这类系统包括有美国的GPS系统，欧洲的伽利略系统，俄罗斯的格洛纳斯系统，中国的北斗系统等。这些系统都是由近地轨道的卫星组成。定位的精度由三角测量的几何关系来确定。由于这些卫星始终处于运动状态，导致三角测量的几何关系存在误差。卫星定位导航的另一个问题就是信号非常微弱，信号不能进入建筑物并且容易被大气层和电离层干扰。卫星信号接收器自身的时钟的不精确，也会导致定位的误差。 

(3)图像辅助定位导航系统 

这类系统需要事先在无人机的系统内存中存储地形资料图，通过无人机实时拍摄的三维地形图与存储的地形资料图做相关操作，从而实现无人机的定位。这种方法只适用于无人机在已知特定区域和位置的定位导航任务。 

发明内容

本实用新型采用点对点定位系统，实现无人机的精确定位。点对点定位技术通过一个目标发出无线电波，而搜索定位仪根据所探测到的所述目标发出的无线电波来计算出其目标的方向和距离以实现对目标进行定位的一种方法。基于该方法的定位系统可以克服GPS全球定位系统由于信号屏蔽所产生的无法定位或者定位不准的缺点，同时可以支持建筑物内部定位。 

所述的定位系统包括搜索定位仪和信号发射仪，无人机上装有搜索定位仪，该搜索定位仪接收来自信号发射仪发出的定位信号，通过实时确定搜索定位仪与信号发射仪的角度与距离，从而实现对于无人机的定位。 

搜索定位仪通过与信号发射仪进行点对点通信，实现定位。信号发射仪的发射端可以发射唯一代表信号发射仪身份信息代码的无线信号，该信号被位于无人机上的搜索定位仪接收。 

信号发射仪必须具有固定的已知的位置信息，信号发射仪的位置信息将作为点对点定位时的位置参考点。搜索定位仪可筛选出与其对接的信号发射仪所发射的无线电波，并独立计算出自己与信号发射仪的角度和距离。 

所述的定位系统包括多个信号发射仪，信号发射仪本身可以接收来自于其他信号发射仪的位置信号，各信号发射仪之间的相对位置应该符合一定的几何关系，以此来满足定位精度的需要。 

信号发射仪之间可以组成网络，最初加入网络的信号发射仪必须有确定已知的地理位置，之后加入的信号发射仪可以根据现有的信号发射仪的位置自动确定自己的位置，这样可 以扩大无人机的定位范围。 

信号发射仪可以包含一个激活装置，用来接收搜索定位仪发送的激活信号，激活信号的作用是激活发射仪：无激活信号时，信号发射仪进入休眠省电模式，处于休眠状态。 

用户可以通过网络查询无人机的运动轨迹和方位。 

搜索定位仪相对信号发射仪的方位显示至少包含以下几种方式中的一种： 

I、显示左、右或上、下两个指示方向； 

II、显示90度等分的4个方向及更细化角度的方向指示； 

III、用以下至少一种方法同时显示无人机与信号发射仪的角度和距离 

(1)用点或其它图标表示信号发射仪的位置，由中心点距离此图标的方向和远近反映无人机距离信号发射仪的角度和距离。 

(2)用箭头或点距中心点的角度反映方向，用色彩、亮度、密度、大小或数字表示距离。 

(3)安装地图软件，中控端可以在地图上观察无人机的地理位置和轨迹。 

本实用新型所述的无人机点对点定位系统，独立于现有的其他无人机定位系统，通过点对点定位的方式，实现无人机的精确定位与导航。 

附图说明

图1为无人机点对点定位系统结构示意图； 

图2-4描述了发射仪组成网络，扩大无人机的定位范围的示意图； 

图5描述了发射仪的组成结构。 

具体实施方式：

该定位系统用于无人机的定位与导航。系统包括信号发射仪和搜索定位仪两个主要组成部分。信号发射仪本身具有已知的固定位置，搜索定位仪安装在无人机上，无人机可以通过搜索定位仪与信号发射仪进行通信，从而实现无人机自身的精确定位。 

无人机通过搜索定位仪向附近的信号发射仪发出激活信号，激活点对点通信。 

搜索定位仪通过自身所携带的身份匹配码，和与之通信的信号发射仪发出的无线信号进行匹配，获取自身相对于信号发射仪的距离和角度。在图1中，总共有四个信号发射仪，分别用标号为1-4的四个圆锥型表示。搜索定位仪安装在无人机上，搜索定位仪可以自身携带四个不同的身份匹配码，这四个身份匹配码可以分别和这四个信号发射仪发出的无线信号进行一对一的匹配，通过匹配，可以确定无人机和每一个鑫号发射仪的距离和角度。 

当搜索定位仪同时与多个信号发射仪通信时，搜索定位仪相对于每一个信号发射仪都有一个相对的距离和角度，这时搜索定位仪的位置在多个圆弧的交点上。 

信号发射仪自身还可以组成网络，用以扩大无人机的搜索范围，且新加入的信号发射仪不需要事先确定位置。信号发射仪自组网的过程如图2-4所示。最初的信号发射仪网络中有三个信号发射仪，这三个信号发射仪的位置是已知的。当第四个信号发射仪加入该网络时，新加入的信号发射仪通过与已有的信号发射仪进行通信，从而确定自己的位置。这样组网的好处是，可以非常容易的扩大点对点网络覆盖的范围，从而在更大的空间内对无人机进行定位。 

图5所示为信号发射仪结构示意图，包括向搜索定位仪发出无线信号的无线发射模块201，用于与其他信号发射仪组成网络的自组网模块203。用于显示当前状态的显示端204。还包括搜索定位仪信号接收模块205和处理器202，若当前显示的状态为休眠状态，则无需发送无线信号。 

Claims (5)

1.一种无人机点对点定位系统，其特征在于：所述的定位系统包括搜索定位仪和信号发射仪，无人机上装有搜索定位仪，该搜索定位仪与信号发射仪进行点对点通信，接收来自信号发射仪的定位信号。 

2.根据权利要求1所述的无人机点对点定位系统，其特征在于：所述的信号发射仪的发射端发射唯一代表发射仪身份信息代码的无线信号，该信号被位于无人机上的搜索定位仪接收。 

3.根据权利要求1所述的无人机点对点定位系统，其特征在于：所述的定位系统包括多个信号发射仪，信号发射仪本身接收来自于其他信号发射仪的位置信号。 

4.根据权利要求1所述的无人机点对点定位系统，其特征在于：所述的信号发射仪之间组成网络。 

5.根据权利要求1所述的无人机点对点定位系统，其特征在于：所述的信号发射仪包含一个激活装置，用来接收搜索定位仪发送的激活信号；无激活信号时，发信号射仪进入休眠省电模式，处于休眠状态。 

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