[發明專利]飛行器室內外混合自主巡航系統與方法

有效

• 申請號: 201410193676.7
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103995537B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 張金藝;李建宇;沈維;汪潮;蔡春艷;王偉;張洪暉
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海疊泉信息科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05B19/418
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及了一種自主巡航系統與方法，特別是一種飛行器室內外混合自主巡航系統與方法。

背景技術

近年來，隨著微電子機械系統、微電子技術、智能控制技術和導航控制技術的不斷進步，微小型飛行器得到了快速的發展。微小型飛行器被廣泛應用于軍事應用、搶險救災、地理測繪、農林業應用和管線巡檢等方面。在各種應用領域的復雜環境中，飛行器的自主巡航越來越受到人們重視。自主巡航就是利用導航控制技術自主飛行，所以導航是關鍵。

導航一般分為自主式導航和非自主式導航兩種。非自主導航系統除需要裝在載體上的導航設備外，還需要設在其他地方的設備配合工作，才能產生導航信息；而自主導航系統則僅需載體上的導航設備即可產生導航信息。目前的非自主式導航系統主要是無線電導航系統，包括衛星導航系統、伏爾（VOR）導航系統、多普勒（Doppler）導航系統、塔康（TACAN）導航系統和勞蘭導航系統，自主式導航系統主要是慣性導航系統。

當前，慣性導航系統技術越來越成熟。慣性導航系統是指利用慣性傳感器、基準方向及最初的位置信息來確定運載體的方位、位置和速度的自主式航位推算導航系統。慣性導航是一種自主式的推算航位系統，它不需要依賴任何外界信息，只依靠其本身就能得到導航所需的各參數。由于不需和外界發生信息交換，故其在各種復雜環境中，不受外界條件的影響和限制，工作獨立性強、隱蔽性好。

慣性導航的主要缺點是誤差隨時間累積和每次使用時都需要進行初始對準。為減小誤差，提高系統精度，有效方法之一是考慮采用組合導航技術，依靠定位誤差不隨時間積累的輔助導航系統提供的信息來補償和抑制慣性導航隨時間而增長的誤差，達到提高整個導航系統精度的目的。目前常用方式為慣性導航組合全球定位系統和磁導航等方案。但在機場、展廳、寫字樓、倉庫、地下停車場、軍事訓練基地等室內環境，全球定位系統等無法準確定位，從而無法對慣性導航系統的誤差進行有效修正。為了能實現室內外混合精確導航，必須在室內利用室內定位技術等方法對慣性導航系統進行誤差修正。

本發明提出了一種飛行器室內外混合自主巡航系統與方法。采用本發明，不僅可以實現飛行器在機場、展廳、寫字樓、倉庫、地下停車場、軍事訓練基地等室內環境的自主巡航，更能實現室內環境與室外環境混合的自主巡航，可用于監控、救災等領域。

發明內容

本發明的目的在于針對目前飛行器巡航控制方式的技術弊端，提出一種飛行器室內外混合自主巡航系統與方法，其操作簡便，性能優異，適用性強，適用于各種室內外混合環境中的飛行器自主巡航。

為達上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種飛行器室內外混合自主巡航系統與方法，可使飛行器在室內和室外的混合場所實現自主巡航。飛行器以無線方式組網時，具有擴展性，便于增大飛行器自主巡航的范圍。其系統主要由軌跡生成與發送模塊、軌跡接收與巡航模塊、室內定位系統和室外全球定位系統組成，其特征在于：所述軌跡生成與發送模塊以有線方式和無線方式與軌跡接收與巡航模塊連接；所述軌跡接收與巡航模塊之間以無線方式連接；所述軌跡接收與巡航模塊以無線方式分別與室內定位系統和室外全球定位系統連接。

上述軌跡接收與巡航模塊分別安裝于不同的n架飛行器中，根據系統規模，n的大小可變化。不同飛行器中的軌跡接收與巡航模塊之間以無線方式連接。

上述軌跡生成與發送模塊的結構：一個處理器單元甲連接一個三維軌跡圖形輸入單元、一個三維軌跡坐標輸入單元、一個三維軌跡圖形生成單元、一個巡航坐標生成單元、一個巡航坐標編碼單元、一個存儲單元、一個無線收發單元甲、一個無線組網單元甲和一個串行通信接口單元甲，所述三維軌跡坐標輸入單元連接三維軌跡圖形生成單元；所述巡航坐標生成單元連接三維軌跡圖形輸入單元、三維軌跡圖形生成單元和巡航坐標編碼單元；所述存儲單元連接巡航坐標編碼單元、無線組網單元甲和串行通信接口單元甲；所述無線收發單元甲連接無線組網單元甲。