CN104035091A - 室内无人机定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内无人机定位系统，包括无人机、标识物、地面站与三维空间构建系统；所述无人机包括控制箱与信息接收装置；所述标识物放置于室内，无人机在飞行过程中，信息接收装置会识别标识物信息传输与控制箱，结合飞机的导航信息，计算无人机在室内的三维空间坐标信息。三维空间构建系统将室内三维空间数据储存于地面站，地面站可显示无人机在室内的具体位置。本发明可以在GPS信号容易被屏蔽的室内完成无人机的定位任务，使无人机的性能更进一步，方便无人机在各种环境中应用。

Description

室内无人机定位系统

技术领域

本发明涉及无人机，具体涉及一种室内无人机定位系统。

背景技术

现有的无人机多借助于GPS系统定位，由于GPS系统是一个卫星授时系统，位于高空的卫星进行统一的广播式授时，通过接收机进行多个卫星授时时间进行计算，然后得出相应的位置数据，而因为传输距离过远，一般能够接收到的GPS信号都是以毫瓦计算的，所以GPS信号很容易被屏蔽，一些常见的材质，比如金属、水体等对电磁信号的影响最为严重，过厚的水泥墙体也会产生屏蔽效果，所以在室外使用才能保证接收到的持续可靠的卫星信号。当无人机在室内使用时，则无法依靠GPS系统定位。同时由于GPS接收系统为了尽可能的接收微弱信号，所以对信号非常敏感，在使用中也容易受到不相干的电磁信号与噪音的影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种可以在实时定位的室内无人机定位的系统。

本发明的技术方案如下：

一种室内无人机定位系统，包括无人机、标识物、地面站与三维空间构建系统；

所述标识物为与背景环境有明显区别的识别物体，有至少四个，放置于室内地面；

所述无人机包括控制箱与信息接收装置；所述信息接收装置用于识别标识物信息；所述控制箱包括导航系统、图像定位系统、无线数字传输模块、计算系统与雷达避让系统；

所述导航系统用于记录无人机横滚角、俯仰角、航向角、对地高度等导航信息；所述图像定位系统用于去除背景环境所带来的误差干扰，确认信息接收装置所识别到的标识物信息正确无误；所述计算系统用于处理与计算所述标识物与无人机的位置信息的数据；所述无线数字传输模块用于所述无人机与所述地面站之间的信息交换；所述雷达避让系统用于无人机在室内飞行时避让室内处于实时移动状态的物体；

所述三维空间构建系统用于构建室内三维空间模型；所述地面站为可移动电脑，用于监视无人机实时状态、发送控制指令和存储无人机下传的数据；

所述标识物放置于室内，无人机在室内飞行时，无人机上的信息接收装置会识别标识物信息，传输给控制箱内的图像定位系统；所述图像定位系统去除背景环境的干扰所带来的误差，准确识别标识物，并将标志物信息传输给计算系统，计算系统根据导航信息，首先计算标识物坐标，之后通过坐标转换，得出无人机的实时位置信息；

所述三维空间构建系统构建的室内三维空间模型数据储存于地面站，地面站可将无人机的实时坐标显示在室内三维空间中。

其进一步的技术方案为：所述标识物为无线射频装置，所述信息接收装置为无线射频接收器。

其进一步的技术方案为：所述标识物为可见光标识物，所述信息接收装置为光流照相机。

其进一步的技术方案为：所述标识物为红外光标识物，所述信息接收装置为红外照相机。

其进一步的技术方案为：所述三维空间构建系统为三维雷达成像系统或者可见光拍照三维成像系统。

本发明的有益技术效果是：

本发明利用标识物确定无人机的位置信息，可有效解决在室内GPS信号被屏蔽，无法使用GPS定位的困难。由于标识物可以为可见光标识物或者红外光标识物，无人机不仅可以在光线良好的情况下进行定位，在夜晚或者烟雾等视线不良的情况下也可以准确实时定位，使得无人机可以在条件恶劣的情况下持续工作。本发明中，标识物是临时放置在室内的，操作简单方便，可以使无人机在任何一个房间都迅速投入工作状态。而且无人机内还整合了雷达避让系统，无人机在飞行过程中可以自动避让可移动的物体，如室内活动的人等，方便无人机操纵员灵活操纵无人机。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

室内无人机定位系统，包括无人机、标识物、地面站与三维空间构建系统；所述无人机可选用多旋翼无人机或者无人直升机，在本实施例中选用多旋翼无人机。所述标识物为与背景环境有明显区别的识别物体，可以选用无线射频装置作为标识物，也可以选用可见光标识物与红外光标识物，在本实施例中中选用可见光标识物，将四个标识物放置于室内地面。

无人机包括控制箱与信息接收装置；所述信息接收装置用于识别标识物信息，根据具体的标识物不同，信息接收装置也有所不同。若标识物为无线射频装置，则信息接收装置为无线射频接收器，若标识物为可见光标识物，则所述信息接收装置为光流照相机，若标识物为红外光标识物，则所述信息接收装置为红外照相机。在本实施例中使用光流照相机作为信息接收装置。

所述控制箱包括导航系统、图像定位系统、无线数字传输模块、计算系统与雷达避让系统；

所述导航系统用于记录无人机横滚角、俯仰角、航向角、对地高度等导航信息，后续无人机位置的判断需要依靠这些信息。所述图像定位系统用于去除背景环境所带来的误差干扰，确认信息接收装置所识别到的标识物信息正确无误，标志物放置在室内后，室内会有其他的物体，在识别过程中有与标识物相混淆的风险，尤其是使用可见光标志物，所以需要图像定位系统通过计算与对比，排除室内其他物体的干扰，精确识别标识物。所述计算系统用于处理与计算所述标识物与无人机的位置信息的数据，通过导航信息，矩阵变换等方式，将计算所得的无人机位置信息转换为室内三维空间的坐标点。所述无线数字传输模块用于所述无人机与所述地面站之间的信息交换。所述雷达避让系统用于无人机在室内飞行时避让室内处于实时移动状态的物体，比如室内活动的人等等，方便无人机在室内飞行运动。

所述三维空间构建系统用于构建室内三维空间模型，可以是三维雷达成像系统或者可见光拍照三维成像系统，在本实施例中使用可见光拍照三维成像系统。三维雷达成像系统和可见光拍照三维成像系统都属于现有技术。

所述地面站为可移动电脑，用于监视无人机实时状态、发送控制指令和存储无人机下传的数据。

在无人机的实际飞行过程中，将四个可见光标识物放置于室内地面上，无人机在室内飞行时，无人机上的光流照相机会进行拍照，识别标识物信息，传输给控制箱内的图像定位系统；所述图像定位系统通过具体的计算和滤波过程去除背景环境的干扰所带来的误差，排除其他相类似的物体，准确识别标识物，并将标志物信息传输给计算系统，计算系统根据导航信息中飞机的飞行角度与飞行高度，首先计算标识物坐标，之后通过坐标转换，得出无人机在室内的实时三维坐标信息，完成无人机的定位。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种室内无人机定位系统，其特征在于：包括无人机、标识物、地面站与三维空间构建系统；

所述标识物为与背景环境有明显区别的识别物体，有至少四个，放置于室内地面；

所述无人机包括控制箱与信息接收装置；所述信息接收装置用于识别标识物信息；所述控制箱包括导航系统、图像定位系统、无线数字传输模块、计算系统与雷达避让系统；

所述导航系统用于记录无人机横滚角、俯仰角、航向角和对地高度的导航信息；所述图像定位系统用于去除背景环境所带来的误差干扰，确认信息接收装置所识别到的标识物信息正确无误；所述计算系统用于处理与计算所述标识物与无人机的位置信息的数据；所述无线数字传输模块用于所述无人机与所述地面站之间的信息交换；所述雷达避让系统用于无人机在室内飞行时避让室内处于实时移动状态的物体；

所述三维空间构建系统用于构建室内三维空间模型；所述地面站为可移动电脑，用于监视无人机实时状态、发送控制指令和存储无人机下传的数据；

所述标识物放置于室内，无人机在室内飞行时，无人机上的信息接收装置会识别标识物信息，传输给控制箱内的图像定位系统；所述图像定位系统去除背景环境的干扰所带来的误差，准确识别标识物，并将标志物信息传输给计算系统，计算系统根据导航信息，首先计算标识物坐标，之后通过坐标转换，得出无人机的实时位置信息；

所述三维空间构建系统构建的室内三维空间模型数据储存于地面站，地面站可将无人机的实时坐标显示在室内三维空间中。

2.根据权利要求1所述的室内无人机定位系统，其特征在于：所述标识物为无线射频装置，所述信息接收装置为无线射频接收器。

3.根据权利要求1所述的室内无人机定位系统，其特征在于：所述标识物为可见光标识物，所述信息接收装置为光流照相机。

4.根据权利要求1所述的室内无人机定位系统，其特征在于：所述标识物为红外光标识物，所述信息接收装置为红外照相机。

5.根据权利要求1所述的室内无人机定位系统，其特征在于：所述三维空间构建系统为三维雷达成像系统或者可见光拍照三维成像系统。