[發明專利]飛行器主動導航定位裝置和導航定位方法

有效

• 申請號: 201810163125.4
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108415027B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 胡善江;賀巖;陳衛標
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于激光測距通信的飛行器主動導航定位裝置和導航定位方法，該裝置包括安裝在飛行器上的激光測距通信掃描裝置和在機場跑道或著陸區域布設多個基準位置的導航應答裝置。本發明的特點是飛行器作為激光主動發射端發射編碼激光，導航應答器采用被動應答方式對飛行器提供參考坐標，被動應答器只在需要且符合身份信息的時候才提供導航參考坐標，具有極低的功耗和較好的隱蔽性，可以應用于具有較高隱蔽性要求、無人值守、無GPS信號等環境的飛行器著陸場。

技術領域

本發明涉及激光主動導航定位，特別是一種基于激光測距通信的飛行器主動導航定位裝置和導航定位方法。

背景技術

飛行器的自主降落主要通過兩種手段，一種是通過GNSS進行自主導航，但是由于GNSS 的實時精度和可靠性不高，只是作為參考。另一種是通過地面主動引導，通過地面主動發射無線電信號和跑道標志燈來幫助飛行員確定飛行器和跑道的相對位置，實現飛行器的安全降落。例如隨著無人機等應用領域的快速發展，無人自主降落將成為一種迫切的需求，而當前機場采用的復雜地面主動引導技術已經不能滿足大規模無人機自主降落的需求，且對于在一些GNSS信號較差區域、受射頻干擾區域或者對于隱蔽性有較高要求的場所，出于資源和安全考慮，需減少信號的發射和人員的需求。

目前，不依賴GNSS的高精度飛行器導航定位技術主要有兩種：一種采用圖像匹配技術，一種采用激光導航定位技術。

圖像匹配技術是飛行器(例如無人機)獲取降落區域的圖像，通過和預先已有的圖像庫進行匹配，從而實現對自身的定位和導航。也可以在降落區域布設標志點，通過圖像標志點的匹配來實現飛行器自身的定位和導航。該技術具有較低的功耗和較低的資源要求，但是，需要將降落區域的標志點或標志圖像預存到飛行器上來實現實時比對，且需要在照明條件較好的情況下來實現圖像的獲取，存在一定的安全風險和時間限制。

高精度的激光輔助導航定位技術和GNSS相似的技術，其系統由基準站和導航單元組成，基準站發射具有定位信息的激光，導航單元接收后對自身進行定位。該技術雖然解決了 GNSS信號差和受干擾的問題，但是，基準站需要大范圍發射激光信號，且沒有對飛行器的識別的功能，存在隱蔽性和安全性低的問題，基站需要一直發射激光，功耗較高。

從目前的導航技術來看，不能滿足未來高速增長的飛行器主動導航定位需求，特別是缺乏一種能夠滿足全天時、低功耗、隱蔽性高、抗電磁干擾強的高精度飛行器導航定位技術。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前無人機等飛行器降落導航面臨的高成本、高復雜度、低隱蔽性和低抗干擾性能的問題，提供一種基于激光測距通信的飛行器主動導航定位裝置和導航定位方法，該裝置通過主動激光掃描、被動應答和反射率調制，能夠實現飛行器的低成本、低復雜度、高隱蔽性、高抗干擾能力和高精度的導航定位。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于激光測距通信的飛行器主動導航定位裝置，其特點在于：該裝置分為安裝在飛行器上的激光測距通信掃描裝置和安裝在著陸區域的基準應答裝置：

所述的光測距通信掃描裝置包括發射脈沖編碼器、激光器、掃描器、回波探測器、整形器、相關測距器、回波解碼器和定位導航器，上述元部件的連接關系如下：

所述的發射脈沖編碼器的輸出端與所述的激光器的調制輸入端相連，該激光器的輸出端與所述的掃描器的輸入端相連，該掃描器的第一輸出端與所述的回波探測器的輸入端相連，第二輸出端與所述的定位導航器第一輸入端相連，所述的回波探測器的輸出端用與所述的整形器的輸入端相連，該整形器的第一輸出端與所述的相關測距器的輸入端相連，該相關測距器的輸出端與所述的定位導航器第二輸入端相連，所述的整形器的第二輸出端與所述的回波解碼器的輸入端相連，該回波解碼器的輸出端與所述的定位導航器第三輸入端相連。