專利名稱：無人機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位與gps衛(wèi)星定位的綜合定位方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無人機(jī)的定位導(dǎo)航方法，具體說是無人機(jī)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位和GPS衛(wèi)星定位的綜合定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前無人機(jī)定位導(dǎo)航主要使用以下三種定位技術(shù)(I)慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 通過加速計(jì)來確定無人機(jī)的加速度，通過陀螺儀來確定角速度。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于隨著時(shí)間的累積，定位的精度會(huì)降低，錯(cuò)誤增加。前后兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生很
大偏差。(2)全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)這類系統(tǒng)包括有美國的GPS系統(tǒng)，歐洲的伽利略系統(tǒng)，俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)，中國的北斗系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都是由近地軌道的衛(wèi)星組成。定位的精度由三角測(cè)量的幾何關(guān)系來確定。由于這些衛(wèi)星始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致三角測(cè)量的幾何關(guān)系存在誤差。衛(wèi)星定位導(dǎo)航的另一個(gè)問題就是信號(hào)非常微弱，信號(hào)不能進(jìn)入建筑物并且容易被大氣層和電離層干擾。衛(wèi)星信號(hào)接收器自身的時(shí)鐘的不精確，也會(huì)導(dǎo)致定位的誤差。(3)圖像輔助定位導(dǎo)航系統(tǒng)這類系統(tǒng)需要事先在無人機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)存中存儲(chǔ)地形資料圖，通過無人機(jī)實(shí)時(shí)拍攝的三維地形圖與存儲(chǔ)的地形資料圖做相關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的定位。這種方法只適用于無人機(jī)在已知特定區(qū)域和位置的定位導(dǎo)航任務(wù)。中國專利號(hào)ZL03105359. 9敘述了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的基本原理。通過發(fā)射儀發(fā)出的無線電波，而搜索定位儀根據(jù)所探測(cè)到的發(fā)射儀發(fā)出的無線電波來計(jì)算搜索定位儀和發(fā)射儀的方向和距離以實(shí)現(xiàn)定位。不過該方法的使用有距離限制，只能在8公里范圍內(nèi)，一旦發(fā)射儀與搜索定位儀之間的距離超過8公里，那么該方法就不能使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位技術(shù)與GPS全球定位技術(shù)相結(jié)合的綜合定位方式,實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的精確定位。該方法可以克服GPS全球定位系統(tǒng)由于信號(hào)屏蔽所產(chǎn)生的無法定位或者定位不準(zhǔn)的缺點(diǎn)，同時(shí)可以支持建筑物內(nèi)部定位。同時(shí)，該方法也可以克服點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位的距離限制，無人機(jī)上裝有搜索定位儀，該定位儀可以同時(shí)接收GPS信號(hào)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位信號(hào)。當(dāng)衛(wèi)星通信信號(hào)良好時(shí)，采用GPS定位，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)受到屏蔽時(shí)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位方式，定位儀通過與信號(hào)發(fā)射儀進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)定位。搜索定位儀通過與信號(hào)發(fā)射儀進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)定位。發(fā)射儀的發(fā)射端可以發(fā)射唯一代表發(fā)射儀身份信息代碼的無線信號(hào)，該信號(hào)被位于無人機(jī)上的定位儀接收。發(fā)射儀必須具有固定的已知的位置信息，發(fā)射儀的位置信息將作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位時(shí)的位置參考點(diǎn)。搜索定位儀可篩選出與其對(duì)接的發(fā)射儀所發(fā)射的無線電波，并獨(dú)立計(jì)算出自己與發(fā)射儀的角度和距離。發(fā)射儀可以包含一個(gè)激活裝置，用來接收搜索定位儀發(fā)送的激活信號(hào)，激活信號(hào)的作用是激活發(fā)射儀無激活信號(hào)時(shí)，發(fā)射儀進(jìn)入休眠省電模式，處于休眠狀態(tài)。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡和方位搜索定位儀相對(duì)發(fā)射儀的方位顯示至少包含以下幾種方式中的一種I、顯示左、右或上、下兩個(gè)指示方向；II、顯示90度等分的4個(gè)方向及更細(xì)化角度的方向指示；III、用以下至少一種方法同時(shí)顯示無人機(jī)與發(fā)射儀的角度和距離
(I)用點(diǎn)或其它圖標(biāo)表示發(fā)射儀的位置，由中心點(diǎn)距離此圖標(biāo)的方向和遠(yuǎn)近反映無人機(jī)距離發(fā)射儀的角度和距離。(2)用箭頭或點(diǎn)距中心點(diǎn)的角度反映方向，用色彩、亮度、密度、大小或數(shù)字表示距離。(3)安裝地圖軟件，在地圖上顯示目標(biāo)的地理位置。本發(fā)明所述的無人機(jī)定位方法與系統(tǒng)，可以在GPS全球定位系統(tǒng)失效的情況下，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位的方式，繼續(xù)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行精確的定位。


圖I表示無人機(jī)僅依靠GPS定位導(dǎo)航時(shí)信號(hào)時(shí)常被建筑物屏蔽圖2表示無人機(jī)在GPS定位失效的情況下，可以利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位方式實(shí)現(xiàn)精確定位圖3是發(fā)射儀與接收儀的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式該定位系統(tǒng)用于無人機(jī)的定位與導(dǎo)航。系統(tǒng)包括發(fā)射儀和搜索定位儀兩個(gè)主要組成部分。發(fā)射儀本身具有已知的固定位置，或者發(fā)射儀本身可以通過GPS實(shí)現(xiàn)自身定位。搜索定位儀安裝在無人機(jī)上，無人機(jī)可以同時(shí)接收來自發(fā)射儀和GPS的信號(hào)。當(dāng)GPS信號(hào)狀況良好時(shí)，無人機(jī)通過GPS衛(wèi)星定位。用戶可以直接通過地圖軟件，在地圖上顯示無人機(jī)的位置和軌跡。當(dāng)無人機(jī)檢測(cè)到的GPS信號(hào)狀況不良時(shí)，無人機(jī)通過搜索定位儀向附近的發(fā)射儀
發(fā)出激活信號(hào)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信被激活。搜索定位儀通過自身所攜帶的身份匹配碼，和與之通信的發(fā)射儀發(fā)出的無線信號(hào)進(jìn)行匹配，獲取自身相對(duì)于發(fā)射儀的距離和角度。當(dāng)搜索定位儀同時(shí)與多個(gè)發(fā)射儀通信時(shí)，搜索儀相對(duì)于每一個(gè)發(fā)射儀都有一個(gè)相對(duì)的距離和角度，這時(shí)搜索儀的位置在多個(gè)圓弧的交點(diǎn)上。圖3為發(fā)射儀與搜索定位儀的結(jié)構(gòu)示意圖。其中無線發(fā)射模塊201用于發(fā)射無線定位信號(hào)。處理器202用于處理各種信號(hào)。顯示端204可以顯示當(dāng)前狀態(tài)。無線接收模塊203用于接收發(fā)射儀發(fā)出的無線定位信號(hào)信號(hào)，并向發(fā)射儀發(fā)出激活信號(hào)。GPS信號(hào)接收模塊205可以接收GPS定位信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位和GPS定位的綜合定位系統(tǒng)，其特征在于無人機(jī)上裝有搜索定位儀，該定位儀可以同時(shí)接收GPS信號(hào)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位信號(hào)。當(dāng)衛(wèi)星通信信號(hào)良好時(shí)，采用GPS定位，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)受到屏蔽時(shí)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位方式，定位儀通過與信號(hào)發(fā)射儀進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法和系統(tǒng)，其特征在于搜索定位儀通過與信號(hào)發(fā)射儀進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)定位。發(fā)射儀的發(fā)射端可以發(fā)射唯一代表發(fā)射儀身份信息代碼的無線信號(hào)，該信號(hào)被位于無人機(jī)上的定位儀接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法和系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射儀必須具有固定的已知的位置信息，發(fā)射儀的位置信息將作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位時(shí)的位置參考點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法和系統(tǒng)，其特征在于搜索定位儀可篩選出與其對(duì)接的發(fā)射儀所發(fā)射的無線電波，并獨(dú)立計(jì)算出自己與發(fā)射儀的角度和距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法和系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射儀可以包含一個(gè)激活裝置，用來接收搜索定位儀發(fā)送的激活信號(hào)，激活信號(hào)的作用是激活發(fā)射儀無激活信號(hào)時(shí)，發(fā)射儀進(jìn)入休眠省電模式，處于休眠狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法和系統(tǒng)，其特征在于在使用GPS定位和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位時(shí)，中控端都可以通過地圖軟件查詢無人機(jī)的方位和運(yùn)動(dòng)軌跡。
全文摘要
本發(fā)明涉及到無人機(jī)的定位技術(shù)。該技術(shù)是一個(gè)包含了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位及GPS衛(wèi)星定位的綜合定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，搜索定位儀位于無人機(jī)上，它可以同時(shí)接受點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位信號(hào)和GPS定位信號(hào)，當(dāng)衛(wèi)星通信信號(hào)良好時(shí)，采用GPS定位。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)受到屏蔽時(shí)，切換為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位信號(hào)。由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位中搜索定位儀和信號(hào)發(fā)射儀都處于地面，所以無論是信號(hào)的強(qiáng)度還是覆蓋的范圍都優(yōu)于GPS衛(wèi)星通信。
文檔編號(hào)G01S1/02GK102890283SQ20121043714
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者白中澤 申請(qǐng)人:白中澤, 劉海陵