[實用新型]一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821907535.7
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN209265270U
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何春龍;王春琦;丁曉歡;馮大權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本實用新型公開了一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)，用于實現(xiàn)無人飛行器的自主導(dǎo)航，解決了在無GNSS情況下無人機不能自主導(dǎo)航的問題，包括：飛行器模塊，用于承載無人飛行器，并采集無人飛行器及無人飛行器周圍環(huán)境的相對位置信息；超寬帶定位模塊，用于根據(jù)超寬帶定位技術(shù)的方法定位飛行器模塊的位置信息；地面站處理模塊，用于處理飛行器模塊的相對位置信息，并向飛行器模塊發(fā)送控制指令；飛行器數(shù)傳模塊，用于向地面站處理模塊輸出無人飛行器的相對信息及飛行器模塊的位置信息，并接收控制指令。本實用新型的技術(shù)方案降低了無人飛行器與室內(nèi)物體發(fā)生碰撞的幾率，在室內(nèi)GNSS信號較弱或沒有GNSS信號的環(huán)境下，無人飛行器的使用不會受到限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及飛行器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，無人飛行器的使用越來越廣泛，無人飛行器不僅在室外得到了廣泛使用，并且在室內(nèi)也多有應(yīng)用，傳統(tǒng)的多旋翼無人飛行器平臺依靠全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)接收機進行導(dǎo)航，從而實現(xiàn)無人飛行器的自主飛行。

但是，在地下室、高樓林立的室內(nèi)等室內(nèi)環(huán)境中，GNSS信號無法穿透墻壁等隔層，可能會出現(xiàn)GNSS信號較弱或沒有GNSS信號的情況，此時，多旋翼無人飛行器的自主導(dǎo)航功能便會失效，多旋翼無人飛行器在自主飛行時很可能與室內(nèi)的物體發(fā)生碰撞，使得無人飛行器發(fā)生損壞，從而室內(nèi)的GNSS信號較弱或沒有GNSS信號的環(huán)境下，無人飛行器的使用受到了限制。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的主要目的在于提供一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)的GNSS信號較弱或沒有GNSS信號的環(huán)境下，無人飛行器的使用受到了限制的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型第一方面提供一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：飛行器模塊，用于承載無人飛行器，并采集無人飛行器的位置信息及無人飛行器周圍環(huán)境的相對位置信息；超寬帶定位模塊，用于根據(jù)超寬帶定位技術(shù)的方法定位飛行器模塊的位置信息；地面站處理模塊模塊，用于處理所述飛行器模塊的位置信息及所述無人飛行器周圍環(huán)境的相對位置信息，并向所述飛行器模塊發(fā)送控制指令；飛行器數(shù)傳模塊，用于向地面站處理模塊模塊輸出所述無人飛行器周圍環(huán)境的相對信息及所述飛行器模塊的位置信息，并接收所述控制指令。

進一步地，所述超寬帶定位模塊包括：超寬帶定位單元，用于在室內(nèi)的四個地點設(shè)置定位基站，四個所述定位基站圍成四邊形，且三個定位基站位于同一水平面，一個定位基站與另外三個定位基站不位于同一水平面，根據(jù)所述定位基站的坐標(biāo)作為飛行器模塊的參考坐標(biāo)。

進一步地，所述地面站處理模塊包括：數(shù)傳單元，用于接收所述超寬帶定位模塊傳輸?shù)娘w行器模塊的位置信息及所述相對位置信息，并用于向所述飛行器模塊發(fā)送所述控制指令；信息處理單元，用于根據(jù)飛行器模塊的位置信息及所述相對位置信息生成控制所述飛行器模塊的控制指令。

進一步地，所述信息處理單元包括：二維坐標(biāo)點確定子單元，用于根據(jù)所述超寬帶定位模塊確定一個飛行器模塊在二維空間內(nèi)的二維參照坐標(biāo)點；飛行距離測算子單元，用于根據(jù)超寬帶定位模塊發(fā)射的數(shù)據(jù)信號生成兩條獨立的時間戳，并根據(jù)兩條獨立的時間戳計算數(shù)據(jù)信號傳遞的時間；三維坐標(biāo)點確定子單元，用于根據(jù)所述坐標(biāo)點確定子單元及所述超寬帶定位模塊確定飛行器模塊在三維空間內(nèi)的三維參照坐標(biāo)點。

本實用新型第二方面提供一種基于UWB的無人飛行器自主定位導(dǎo)航方法，包括：采集無人飛行器的位置信息及無人飛行器周圍環(huán)境的相對位置信息；根據(jù)超寬帶定位技術(shù)的方法定位無人飛行器的位置信息；在無人飛行器上向地面站輸出無人飛行器的位置信息及周圍環(huán)境的相對信息；在地面站接收并處理無人機飛行器的位置信息及無人飛行器周圍環(huán)境的相對位置信息，并向無人飛行器發(fā)送控制指令；無人飛行器接收所述控制指令實現(xiàn)自主導(dǎo)航飛行。