[發明專利]一種四旋翼無人機的超聲波定位裝置及方法

無效

• 申請號: 201310444134.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103487787A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李洪強;張震;曹亞飛;張東亞;周銘
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及無人機定位領域，尤其涉及一種四旋翼無人機的超聲波定位裝置及方法。

背景技術

近年來，無人機在地面偵察和監視，情報獲取，高壓線、地震后路段的檢查，航拍和成像等方面的作用越來越明顯，而四旋翼無人機是一種具有四個輸入端和六個自由度的前驅動系統，其結構更加緊湊，機械結構更加簡單，而且四旋翼無人機的四個旋翼之間能夠互相抵消反扭矩，通過控制電機的轉速就可以實現對姿態和軌跡的控制。然而，對于四旋翼無人機使用中的目標定位的研究則稍顯滯后，尤其是精確定位目標更加困難，不利于實現四旋翼無人機的偵察，監控等。

發明內容

鑒于上述提到的問題，本發明的目的在于提出了一種四旋翼無人機的超聲波定位裝置及方法，是一種基于超聲波傳感器的四旋翼無人機精確定位方法，用于解決四旋翼無人機的定位問題。

本發明為了解決上述技術問題采用如下技術方案：

一種四旋翼無人機的超聲波定位裝置，包括四旋翼無人機、超聲波發射控制模塊、超聲波發射模塊、超聲波接收控制模塊、超聲波接收模塊，所述地超聲波接收控制模塊連接超聲波接收模塊，并固定在地面上；所述地超聲波發射控制模塊一端連接在四旋翼無人機的飛控板的輸出端，一端連接超聲波發射模塊。

一種四旋翼無人機的超聲波定位方法，采用若干超聲波接收模塊，每三個超聲波接收模塊一組進行空間定位，與其余各組定位結果相互校準，增加定位精度，減小誤差，其步驟為：

1）分別為若干個超聲波接收模塊順時針編號1，2，3，n，其中n為自然數；

2）取1，2，3號超聲波接收模塊建立空間坐標系，令2號超聲波接收模塊為坐標原點，則1號超聲波接收模塊取坐標（X，0，0），3號超聲波接收模塊取坐標（0，Y，0）；位于四旋翼無人機的飛控板上的超聲波發射模塊取坐標（x，y，z）；到1，2，3號三個超聲波接收模塊的距離分別為L₁，L₂，L₃；

3）根據坐標計算距離的原理得：

x²+y²+z²=L₁^2??????(1)

(X-x)²+y²+z²=L₂^2?????(2)

x²+(Y-y)²+z²=L₃^2??????(3)

求解得：???????????????????????????????????????????????

；

4）分別另取三個相鄰的超聲波接收模塊建立空間坐標系，重復上述步驟2）和步驟3），如此進行n次空間定位，增加定位精度。

與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著地優點：

該方法具有操作簡單、計算簡單精確、對于事實性系統的計算資源要求低、而且成本相對較低，更容易實現四旋翼無人機的定位精度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是超聲波模塊工作方式框圖。

圖3是超聲波模塊工作原理圖。

圖4是超聲波定位計算方法圖。

具體實施方式

本發明具體實施例結合附圖說明如下：

參見圖1和圖2，一種四旋翼無人機的超聲波定位裝置，包括四旋翼無人機、超聲波發射控制模塊、超聲波發射模塊、超聲波接收控制模塊、超聲波接收模塊，所述地超聲波接收控制模塊連接超聲波接收模塊，固定在地面上；超聲波發射控制模塊一端連接在四旋翼無人機的飛控板的輸出端，一端連接超聲波發射模塊。

所述地四旋翼無人機的飛控板使用Atmega2560單片機；所述地超聲波發射控制模塊和超聲波接收控制模塊的控制芯片采用STC12系列單片機，所述地STC12系列單片機上安裝TL852模塊，所述地TL852是一片專門設計用于超聲波接收、放大、檢測的芯片，集成了可變增益、選頻放大器，可通過四根控制線變換11級增益，對于檢測超聲波信號十分有效。實現超聲波發射及控制TL852的增益變換，通過定時控制增益，使TL852的增益與回波時間相匹配，一方面提高了檢測的靈敏度，同時減小干擾。