CN104807464B - 飞行器近场引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器近场引导方法，该方法包括如下步骤：创建O‑XYZ三维空间，信号发射器发射激光或微波波束，每一波束在基准平面上的投影线与X轴的夹角为α，每一波束相对于基准平面的夹角为β；预设信号发射器在O‑XYZ三维空间的坐标为A1(X0，Y0，Z0)；飞行器先后接收至少两束波束，两束波束所携带的信息分别为(α1，β1)和(α2，β2)；两个接收点的位置信息分别B1(X1,Y1,Z1)和B2(X2,Y2,Z2)；根据(α1，β1)、(α2，β2)和B1(X1,Y1,Z1)、B2(X2,Y2,Z2)准确定位飞行器的当前位置和信号发射器所在位置，并引导飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。本方法中飞行器可实现自主定位，其实现过程简单，便于操作，而且牵引过程精度高。

Description

飞行器近场引导方法

技术领域

本发明涉及飞行器导引领域，尤其涉及一种飞行器近场引导方法。

背景技术

随着无人飞行器的普及，越来越多的无人飞行器导航功能需要位置信息给予支撑，即所谓的基于位置的信息服务(LBS)，因此定位技术发展成为无人飞行器导航领域具有支撑性的关键技术。在飞行器定位技术的发展过程中，如何实现近场导引飞行器飞向目标位置，成为衡量其技术进步的一个重要指标。现有技术中的飞行器近场引导过程中，在飞行器与目标位置距离较近时，如几十米范围之内，采用卫星定位方式进行定位，其定位模糊，从而导致其近场引导精度较差，从而引导飞行器偏离目标位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种引导精度高的飞行器近场引导方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞行器近场引导方法，

包括如下步骤：

S1：在预设的基准平面上创建O-XYZ三维空间，信号发射器发射激光或微波波束，每一波束在所述基准平面上的投影线与X轴的夹角为α，每一波束相对于所述基准平面的夹角为β；每一所述波束携带波束信息，所述波束信息包括α和β,预设所述信号发射器在O-XYZ三维空间的坐标为A1(X0，Y0，Z0)；

S2：飞行器先后接收至少两束波束，所述两束波束所携带的信息分别为(α1，β1)和(α2，β2)；所述飞行器接收到所述两束波束的两个接收点的位置信息分别B1(X1,Y1,Z1)和B2(X2,Y2,Z2)；

S3：根据(α1，β1)、(α2，β2)和B1(X1,Y1,Z1)、B2(X2,Y2,Z2)准确定位飞行器的当前位置和所述信号发射器所在位置，并引导所述飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。

优选地，所述步骤S2中采用陀螺仪和加速度计计算所述飞行器接收所述两束波束的两个接收点B1(X1,Y1,Z1)和B2(X2,Y2,Z2)之间的距离。

优选地，所述步骤S3中飞行器根据当前位置与所述信号发射器与所述飞行器的最短距离，引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

优选地，所述步骤S3中飞行器向所述信号发射器发射识别信号，所述信号发射器接收所述识别信号后向所述飞行器发射专用引导波束，以引导所述飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。

优选地，所述步骤S3中所述信号发射器广播处于空闲状态的所述预设牵引位置或现场引导位置的在所述O-XYZ三维空间中的位置，以引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

优选地，所述步骤S3还包括：重复执行N次步骤S2，对N次定位出的信号发射器所在位置进行平均计算，以确定最终的信号发射器所在位置，根据最终的信号发射器所在位置及最后一次确定的飞行器当前位置，引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

优选地，还包括步骤S4：所述飞行器向所述信号发射器发射紧急状态信息，所述信号发射器比较根据接收到紧急状态信息的紧急状态等级，控制紧急状态等级低的飞行器让位于紧急状态等级高的飞行器；所述紧急状态信息包括飞行器识别号。

本发明与现有技术相比具有如下优点：实现本发明，通过在预设的基准平面上创建O-XYZ三维空间，并利用信号发射器发射带波束信号的激光或微波波束，飞行器先后接收至少两束波束后，利用两束波束所携带的波束信息和两个接收点的位置信息精确定位飞行器在预设基准平面的O-XYZ三维空间中的位置，从而引导其飞向预设牵引位置或现场引导位置，其过程飞行器自主定位，实现过程简单，便于操作，而且牵引过程精度高，可有效避免飞行器偏离目标位置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中飞行器近场引导方法中O-XYZ三维空间的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开一种飞行器近场引导方法，该方法包括如下步骤：

S1：如图1所示，在预设的基准平面上创建O-XYZ三维空间，信号发射器发射激光或微波波束，每一波束在基准平面上的投影线与X轴的夹角为α，每一波束相对于基准平面的夹角为β；每一波束携带波束信息，波束信息包括α和β,预设信号发射器在O-XYZ三维空间的坐标为A1(X0，Y0，Z0)。

S2：飞行器先后接收至少两束波束，两束波束所携带的信息分别为(α1，β1)和(α2，β2)，飞行器接收到两束波束的两个接收点的位置信息分别B1(X1,Y1,Z1)和B2(X2,Y2,Z2)。具体地，采用陀螺仪和加速度计计算出飞行器接收到两束波束的两个接收点的位置信息分别B1(X1,Y1,Z1)和B2(X2,Y2,Z2)之间的距离。

S3：根据(α1，β1)、(α2，β2)和B1(X1,Y1,Z1)、B2(X2,Y2,Z2)准确定位飞行器的当前位置和信号发射器所在位置，并引导飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。可以理解地，预设牵引位置可以是信号发射器所在位置，也可以是其他预设牵引位置，该预设牵引位置或现场引导位置与信号发射器所在位置相对固定，即预设牵引位置或现场引导位置在O-XYZ三维空间中的坐标固定。

具体地，根据以下公式求出信号发射器在O-XYZ三维空间的坐标为A1(X0，Y0，Z0)：tana1＝(Y1-Y0)/(X1-X0)；

tana2＝(Y2-Y0)/(X2-X0)；

步骤S3还包括：重复执行N次步骤S2，对N次定位出的信号发射器所在0位置进行平均计算，以确定最终的信号发射器所在位置，根据最终的信号发射器所在位置及最后一次确定的飞行器当前位置，引导飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。可以理解地，飞行器飞入信号发射器所在的近场区域后，可持续接收到多束激光或微波波束，利用任意两束波束均可定位飞行器的当前位置和信号发射器所在位置，对N次定位出的信号发射器所在位置进行平均计算，以确定最终的信号发射器所在位置，以使信号发射器所在位置更精确。

飞行器根据信号发射器在O-XYZ三维空间的坐标为A1(X0，Y0，Z0)，计算飞行器与预设牵引位置或现场引导位置的最短距离，并依据最短距离所形成的路径引导飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。或者，飞行器向信号发射器发射识别信号，信号发射器接收识别信号后向飞行器发射专用引导波束，以引导飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。或者，信号发射器广播处于空闲状态的预设牵引位置或现场引导位置的在O-XYZ三维空间中的位置，飞行器接收到该广播的处于空闲状态的预设牵引位置或现场引导位置后，控制所述飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。

飞行器向信号发射器发射紧急状态信息，信号发射器比较根据接收到紧急状态信息的紧急状态等级，控制紧急状态等级低的飞行器让位于紧急状态等级高的飞行器，以牵引紧急状态等级高的飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置，具体地，该紧急状态信息包括飞行器识别号，用于区别不同飞行器。可以理解地，在紧状态等级较高的飞行器接近信号发射器时，可直接将其引导到预设牵引位置，也可通过设置现场引导位置对飞行器进行近场引导。

实现本发明，通过在预设的基准平面上创建O-XYZ三维空间，并利用信号发射器发射带波束信号的激光或微波波束，飞行器先后接收至少两束波束后，利用两个波束所携带的波束信息和两个接收点的位置信息，精确定位飞行器在预设基准平面的O-XYZ三维空间中的位置，从而引导其飞向预设牵引位置或现场引导位置，其过程飞行器自主定位，实现过程简单，便于操作，可自动进行对准调整，而且牵引过程精度高，可有效避免飞行器偏离目标位置。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (7)

1.一种飞行器近场引导方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在预设的基准平面上创建O-XYZ三维空间，信号发射器发射激光或微波波束，每一波束在所述基准平面上的投影线与X轴的夹角为α，每一波束相对于所述基准平面的夹角为β；每一所述波束携带波束信息，所述波束信息包括α和β,预设所述信号发射器在O-XYZ三维空间的坐标为A1（X0，Y0，Z0）；

步骤S2：飞行器先后接收至少两束波束，所述两束波束所携带的信息分别为（α1，β1）和（α2，β2）；所述飞行器接收到所述两束波束的两个接收点的位置信息分别B1（X1,Y1,Z1）和B2（X2,Y2,Z2）；

步骤S3：根据（α1，β1）、（α2，β2）和B1（X1,Y1,Z1）、B2（X2,Y2,Z2）准确定位飞行器的当前位置和所述信号发射器所在位置，并引导所述飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。

2.根据权利要求1所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，所述步骤S2中采用陀螺仪和加速度计计算所述飞行器接收所述两束波束的两个接收点B1（X1,Y1,Z1）和B2（X2,Y2,Z2）之间的距离。

3.根据权利要求1所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，所述步骤S3中飞行器根据预设牵引位置或现场引导位置与所述飞行器的最短距离，引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

4.根据权利要求1所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，所述步骤S3中飞行器向所述信号发射器发射识别信号，所述信号发射器接收所述识别信号后向所述飞行器发射专用引导波束，以引导所述飞行器飞向预设牵引位置或现场引导位置。

5.根据权利要求1所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，所述步骤S3中信号发射器广播处于空闲状态的所述预设牵引位置或现场引导位置在所述O-XYZ三维空间中的位置，以引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：重复执行N次步骤S2，对N次定位出的信号发射器所在位置进行平均计算，以确定最终的信号发射器所在位置，根据最终的信号发射器所在位置及最后一次确定的飞行器当前位置，引导所述飞行器飞向所述预设牵引位置或现场引导位置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的飞行器近场引导方法，其特征在于，还包括步骤S4：所述飞行器向所述信号发射器发射紧急状态信息，所述信号发射器比较接收到紧急状态信息的紧急状态等级，控制紧急状态等级低的飞行器让位于紧急状态等级高的飞行器；所述紧急状态信息包括飞行器识别号。