[發明專利]基于激光與聲音融合定位的旋翼飛行器及其定位方法

有效

• 申請號: 202110451313.9
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113029158B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 彭彩彤;朱科鈐;李鑫
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 張云

本發明涉及飛行器技術領域，尤其是涉及一種基于激光與聲音融合定位的旋翼飛行器及其定位方法，包括激光發射云臺、機載激光接收面板、機載激光測距模塊、機載中央控制裝置、通信部件、聲音采集部件及地面中央控制裝置，所述機載激光接收面板及機載激光測距模塊分別與機載中央控制裝置之間信號連接，所述激光發射云臺與聲音采集部件均與地面中央控制裝置，所述地面中央控制裝置與機載激光測距模塊之間通過通信部件信號連接，使用時，通過聲音采集部件采集聲音信息，同時由激光發射云臺和機載激光接收面板采集激光信息，結合機載激光測距模塊所采集的信息，將聲音和激光信息融合得到融合三維坐標，具有高精度、高響應速度、高穩定性、低成本等特點。

技術領域

本發明涉及飛行器技術領域，尤其是涉及一種基于激光與聲音融合定位的旋翼飛行器及其定位方法。

背景技術

無人機技術誕生于軍用領域，起源于20世紀初期，迄今已有近百年的發展歷史。無人機的發展可分為三個階段：第一階段為1900年之前，處于萌芽期的無人機技術僅僅用于簡單的飛行任務，可用作炸彈和靶機；第二階段為1900年至1970年，無人機技術在戰爭中可用于偵察、轟炸等領域；第三階段是在1980年之后，軍用無人機繁衍滲透至民用、科研領域，逐步趨于商業化。無人機主要通過主控系統程序設計算法與無線電遙控設備結合的不載人飛機，根據控制程度分為遙控控制，半自動控制，完全自動控制。相較于普通的載人飛機，無人機的活動范圍更加廣泛，工作效率更高，在軍事、商業、科研等領域具有很大的應用及發展空間。

近年來由于成本降低、政策鼓勵、技術成熟等原因使得無人機在民用領域發展尤為迅猛，代表企業為大疆創新，占據了全球小型無人機市場約70％份額，其中大部分銷往國外，大疆創新的成功也證明了無人機行業壯大的市場發展空間。

目前無人機室內定位方案較多，如GPS定位、超聲波+光流傳感器定位、激光SLAM定位、視覺SLAM定位、UWB定位，但普遍存在定位精度較低、響應速度較慢、穩定性差、成本高、缺乏可擴展性等問題。

申請公布號CN110446159A通過UWB模塊捕捉設置在無人機上的超帶寬UWB定位標簽、通過雙目相機模塊識別地面二維碼標簽、通過多個全局高清相機模塊捕捉無人機上設有的標記點獲得無人機位置信息，并加入卡爾曼濾波預測，實現無人機位置姿態更新及自主導航。但該方法使用多個高清相機及雙目相機，成本較高；且通過雙目相機識別二維碼受光照強度、距離等因素影響大，穩定性較低。

申請公布號CN107422331A采用激光掃描雷達來建立室內空間地圖，通過匹配實現對多旋翼無人機位置信息的掃描、識別、追蹤，通過無線傳輸設備將信息傳遞給信息存儲器。但激光雷達成本較高；且對整個空間進行掃描，對室內地圖有一定的依賴性，中心控制器可能因不能夠及時根據室內場景變化而更新地圖導致產生時延，靈活性大大降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決現有飛行器定位成本較高、穩定性較低、對室內地圖有一定的依賴性，中心控制器可能因不能夠及時根據室內場景變化而更新地圖導致產生時延，靈活性大大降低的問題，現提供了一種基于激光與聲音融合定位的旋翼飛行器及其定位方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于激光與聲音融合定位的旋翼飛行器，包括激光發射云臺、機載激光接收面板、機載激光測距模塊、機載中央控制裝置、通信部件、聲音采集部件及地面中央控制裝置，所述機載激光接收面板及機載激光測距模塊分別與機載中央控制裝置之間信號連接，所述激光發射云臺與聲音采集部件均與地面中央控制裝置，所述地面中央控制裝置與機載激光測距模塊之間通過通信部件信號連接。

本發明通過聲音采集部件采集聲音信息，同時由激光發射云臺和機載激光接收面板采集激光信息，結合機載激光測距模塊所采集的信息，將聲音和激光信息融合得到融合三維坐標，具有高精度、高響應速度、高穩定性、低成本等特點。

進一步地，所述聲音采集部件采用若干麥克風陣列分布。