CN105182348A - 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术 - Google Patents

一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术 Download PDF

Info

Publication number
CN105182348A
CN105182348A CN201510594766.1A CN201510594766A CN105182348A CN 105182348 A CN105182348 A CN 105182348A CN 201510594766 A CN201510594766 A CN 201510594766A CN 105182348 A CN105182348 A CN 105182348A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
ultrasound wave
receiver
unmanned plane
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510594766.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZHEJIANG JIANGYU MOTOR CO Ltd
Original Assignee
ZHEJIANG JIANGYU MOTOR CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG JIANGYU MOTOR CO Ltd filed Critical ZHEJIANG JIANGYU MOTOR CO Ltd
Priority to CN201510594766.1A priority Critical patent/CN105182348A/zh
Publication of CN105182348A publication Critical patent/CN105182348A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/66—Sonar tracking systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术，包括一个超声波发射器和一个超声波接收器；超声波发射器包括一块电路板一和至少一个超声波发射头，至少一个超声波发射头并联设置在电路板一的同一位置上；超声波接收器包括一块电路板二和至少三个超声波接收头一，至少三个超声波接收头一并联设置在电路板二的不同位置上，且上述超声波接收头一均不在同一直线上，使其不仅结构简单合理，成本低，使用简便，且具有无光线干扰、接收及发射信号范围广和快的特点；再者将此装置运用到实际的无人机实时定位与跟踪领域中，使其不仅计算过程简单，且计算数据精确度高，能够精确的对移动物体进行实时定位与跟踪，突破了现有的技术。

Description

一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术
技术领域
本发明涉及一种无人机实时定位与跟踪装置及应用技术，尤其涉及一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术。
背景技术
目标的实时定位与跟踪在科学和工程中具有重要的研究价值。最初通常都是由无人机通过摄像机采集视频图像，然后通过均值移动算法、粒子滤波跟踪算法等目标跟踪算法来对目标进行实时定位与跟踪。由于在无人机实时定位与跟踪目标飞行的过程中，摄像机和目标之间相对运动，应用场景复杂多变，以及采集的视频图像一般具有光照变化明显、图像中杂物或噪声显著、目标被部分遮挡或安全遮挡、目标姿态变化大等特点，使基于序列图像的目标跟踪难以实现。经过长期研究，目前有开发一种采用结合均值移动与粒子滤波的无人机目标跟踪方法，可实现动态场景、光照变化、尺度变化、遮挡等复杂情况下对目标实时定位与跟踪，具有实时性好、适应性强和可扩展性好等优点。但是由于只是改变了目标跟踪算法，仍然是通过无人机上的摄像机来采集视频图像去进行计算，不仅成本高，光线干扰性大，接收及反射信号范围小，且存在计算过程复杂，计算数据精确度不高的缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明拟解决的问题是提供一种结构简单合理、成本低、使用简便、无光线干扰、接收及发射信号范围广、计算过程简单且计算数据精确度高的基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，包括一个超声波发射器和一个超声波接收器；所述超声波发射器包括一块电路板一和至少一个超声波发射头，至少一个所述超声波发射头并联设置在所述电路板一的同一位置上；所述超声波接收器包括一块电路板二和至少三个超声波接收头一，至少三个所述超声波接收头一并联设置在所述电路板二的不同位置上，且上述所述超声波接收头一均不在同一直线上。
作为优选，所述电路板一和所述电路板二上还分别设有一无线通讯模块一和无线通讯模块二。
作为优选，每个所述超声波接收头一上还并联设置有至少三个位于不同位置且不在同一直线上的超声波接收头二。
作为优选，所述超声波接收头一的数量为3～6个，且所述超声波接收头一构成一个三角形陈列、矩形阵列或环形阵列。
作为优选，所述超声波接收头二的数量也为3～6个，且所述超声波接收头二构成一个三角形陈列、矩形陈列或环形陈列。
上述基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置的应用技术，它包括以下步骤：
(1)根据实际所需的发射角度，确定好超声波发射头的数量；根据实际所需监听的范围，确定好是否安装超声波接收头二，并确定好超声波接收头一和超声波接收头二的数量，安装好无线通讯模块一和无线通讯模块二；
(2)根据实际所需，将超声波接收器上的超声波接收头一或超声波接收头二排成一个几何陈列；
(3)将超声波发射器放置到人或一移动物体上，然后将超声波接收器放置到无人机上；
(4)由超声波发射器上的超声波发射头以一定的时间间隔发射一到多个周期的特定频率的超声波脉冲；
(5)如果超声波接收器上只安装了超声波接收头一，那么此时安装在超声波接收器上的多个超声波接收头一都会在一定的时间间隔接收到该特定频率的超声波脉冲；如果超声波接收器上安装了超声波接收头二，那么此时安装在超声波接收器上的多个超声波接收头二都会在一定的时间讲个接收到该特定频率的超声波脉冲；
(6)由于多个超声波接收头一或多个超声波接收头二位于超声波接收器的不同位置上，且均不在同一直线上，并以几何陈列排列布置，所以每个超声波接收头一或每个超声波接收头二所监听到该特定频率超声波脉冲的时间也不同；此时就可以通过多个超声波接收头一或多个超声波接收头二在超声波接收器上的几何关系，以及监听到该特定频率超声波脉冲的时间，周期性的计算出超声波发射器相对于超声波接收器的3D位置；且由于设置了无线通讯模块一和无线通讯模块二，可以更加快速精确的进行定位；
(7)由于通过上述步骤已经计算出了超声波发射器相对于超声波接收器的3D位置，此时当超声波发射器移动的时候，加载超声波接收器的无人机就能实时定位和跟踪超声波发射器的位置，从而实现无人机的实时定位与跟踪。
本发明的有效成果：本发明在基于超声波的应用上，对超声波发射器上的超声波发射头和超声波接收器上的超声波接收头一或超声波接收头二进行了独特的构造与组合设计，再者在电路板一和电路板二上分别设有一无线通讯模块一和无线通讯模块二。使其不仅结构简单合理，成本低，使用简便，且具有无光线干扰、接收及发射信号范围广和快的特点；再者将此装置运用到实际的无人机实时定位与跟踪领域中，当超声波发射头发射信号的同时，无线通讯模块一早就将信号传送给无线通讯模块二了，从而大大缩短了传播时间，能够进行快速计算，使其不仅计算过程简单，且计算数据精确度高，能够精确的对移动物体进行实时定位与跟踪，突破了现有的技术。
附图说明
图1是本发明中超声波发射器和超声波接收器组合状态下的结构示意图一。
图2是本发明中超声波发射器和超声波接收器组合状态下的结构示意图二。
图中：1-超声波发射器，2-超声波接收器，3-电路板一，4-超声波发射头，5-电路板二，6-超声波接收头一，7-超声波接收头二，8-无线通讯模块一，9-无线通讯模块二。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本实施例中的附图1(超声波发射头数量为3个，超声波接收头一的数量为4个)和图2(超声波发射头数量为3个，超声波接收头一的数量为4个，超声波接收头二的数量为3个)为例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1、图2所示，本发明公开了一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，包括一个超声波发射器1和一个超声波接收器2；超声波发射器1包括一块电路板一3和至少一个超声波发射头4，至少一个超声波发射头4并联设置在电路板一3的同一位置上；超声波接收器2包括一块电路板二5和至少三个超声波接收头一6，至少三个超声波接收头一6并联设置在电路板二5的不同位置上，且上述超声波接收头一6均不在同一直线上，电路板一3和电路板二5上还分别设有一无线通讯模块一8和无线通讯模块二9，每个超声波接收头一6上还并联设置有至少三个位于不同位置且不在同一直线上的超声波接收头二7，超声波接收头一6的数量为3～6个，且超声波接收头一6构成一个三角形陈列、矩形阵列或环形阵列，超声波接收头二7的数量也为3～6个，且超声波接收头二7构成一个三角形陈列、矩形陈列或环形陈列。
上述基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置的应用技术，它包括以下步骤：
(1)根据实际所需的发射角度，确定好超声波发射头4的数量；根据实际所需监听的范围，确定好是否安装超声波接收头二7，并确定好超声波接收头一6和超声波接收头二7的数量，安装好无线通讯模块一8和无线通讯模块二9；
(2)根据实际所需，将超声波接收器2上的超声波接收头一6或超声波接收头二7排成一个几何陈列；
(3)将超声波发射器1放置到人或一移动物体上，然后将超声波接收器2放置到无人机上；
(4)由超声波发射器1上的超声波发射头4以一定的时间间隔发射一到多个周期的特定频率的超声波脉冲；
(5)如果超声波接收器2上只安装了超声波接收头一6，那么此时安装在超声波接收器2上的多个超声波接收头一6都会在一定的时间间隔接收到该特定频率的超声波脉冲；如果超声波接收器2上安装了超声波接收头二7，那么此时安装在超声波接收器2上的多个超声波接收头二7都会在一定的时间讲个接收到该特定频率的超声波脉冲；
(6)由于多个超声波接收头一6或多个超声波接收头二7位于超声波接收器2的不同位置上，且均不在同一直线上，并以几何陈列排列布置，所以每个超声波接收头一6或每个超声波接收头二7所监听到该特定频率超声波脉冲的时间也不同；此时就可以通过多个超声波接收头一6或多个超声波接收头二7在超声波接收器2上的几何关系，以及监听到该特定频率超声波脉冲的时间，周期性的计算出超声波发射器1相对于超声波接收器2的3D位置；且由于设置了无线通讯模块一8和无线通讯模块二9，可以更加快速精确的进行定位；
(7)由于通过上述步骤已经计算出了超声波发射器1相对于超声波接收器2的3D位置，此时当超声波发射器1移动的时候，加载超声波接收器2的无人机就能实时定位和跟踪超声波发射器1的位置，从而实现无人机的实时定位与跟踪。
本发明在基于超声波的应用上，对超声波发射器1上的超声波发射头4和超声波接收器2上的超声波接收头一6或超声波接收头二7进行了独特的构造与组合设计，再者在电路板一3和电路板二5上分别设有一无线通讯模块一8和无线通讯模块二9。使其不仅结构简单合理，成本低，使用简便，且具有无光线干扰、接收及发射信号范围广和快的特点；再者将此装置运用到实际的无人机实时定位与跟踪领域中，当超声波发射头4发射信号的同时，无线通讯模块一8早就将信号传送给无线通讯模块二9了，从而大大缩短了传播时间，能够进行快速计算，使其不仅计算过程简单，且计算数据精确度高，能够精确的对移动物体进行实时定位与跟踪，突破了现有的技术。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，包括一个超声波发射器(1)和一个超声波接收器(2)；其特征在于：所述超声波发射器(1)包括一块电路板一(3)和至少一个超声波发射头(4)，至少一个所述超声波发射头(4)并联设置在所述电路板一(3)的同一位置上；所述超声波接收器(2)包括一块电路板二(5)和至少三个超声波接收头一(6)，至少三个所述超声波接收头一(6)并联设置在所述电路板二(5)的不同位置上，且上述所述超声波接收头一(6)均不在同一直线上。
2.根据权利要求1所述的基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，其特征在于：所述电路板一(3)和所述电路板二(5)上还分别设有一无线通讯模块一(8)和无线通讯模块二(9)。
3.根据权利要求1所述的基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，其特征在于：每个所述超声波接收头一(6)上还并联设置有至少三个位于不同位置且不在同一直线上的超声波接收头二(7)。
4.根据权利要求1所述的基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，其特征在于：所述超声波接收头一(6)的数量为3～6个，且所述超声波接收头一(6)构成一个三角形陈列、矩形阵列或环形阵列。
5.根据权利要求3所述的基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置，其特征在于：所述超声波接收头二(7)的数量也为3～6个，且所述超声波接收头二(7)构成一个三角形陈列、矩形陈列或环形陈列。
6.上述基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置的应用技术，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)根据实际所需的发射角度，确定好超声波发射头(4)的数量；根据实际所需监听的范围，确定好是否安装超声波接收头二(7)，并确定好超声波接收头一(6)和超声波接收头二(7)的数量，安装好无线通讯模块一(8)和无线通讯模块二(9)；
(2)根据实际所需，将超声波接收器(2)上的超声波接收头一(6)或超声波接收头二(7)排成一个几何陈列；
(3)将超声波发射器(1)放置到人或一移动物体上，然后将超声波接收器(2)放置到无人机上；
(4)由超声波发射器(1)上的超声波发射头(4)以一定的时间间隔发射一到多个周期的特定频率的超声波脉冲；
(5)如果超声波接收器(2)上只安装了超声波接收头一(6)，那么此时安装在超声波接收器(2)上的多个超声波接收头一(6)都会在一定的时间间隔接收到该特定频率的超声波脉冲；如果超声波接收器(2)上安装了超声波接收头二(7)，那么此时安装在超声波接收器(2)上的多个超声波接收头二(7)都会在一定的时间讲个接收到该特定频率的超声波脉冲；
(6)由于多个超声波接收头一(6)或多个超声波接收头二(7)位于超声波接收器(2)的不同位置上，且均不在同一直线上，并以几何陈列排列布置，所以每个超声波接收头一(6)或每个超声波接收头二(7)所监听到该特定频率超声波脉冲的时间也不同；此时就可以通过多个超声波接收头一(6)或多个超声波接收头二(7)在超声波接收器(2)上的几何关系，以及监听到该特定频率超声波脉冲的时间，周期性的计算出超声波发射器(1)相对于超声波接收器(2)的3D位置；且由于设置了无线通讯模块一(8)和无线通讯模块二(9)，可以更加快速精确的进行定位；
(7)由于通过上述步骤已经计算出了超声波发射器(1)相对于超声波接收器(2)的3D位置，此时当超声波发射器(1)移动的时候，加载超声波接收器(2)的无人机就能实时定位和跟踪超声波发射器(1)的位置，从而实现无人机的实时定位与跟踪。
CN201510594766.1A 2015-09-10 2015-09-10 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术 Pending CN105182348A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510594766.1A CN105182348A (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510594766.1A CN105182348A (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105182348A true CN105182348A (zh) 2015-12-23

Family

ID=54904547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510594766.1A Pending CN105182348A (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105182348A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717489A (zh) * 2016-03-11 2016-06-29 歌尔声学股份有限公司 一种无人飞行器的追随方法、装置以及可穿戴设备
CN105824011A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 北京农业智能装备技术研究中心 无人机自动导引降落相对位置测量装置及方法
CN107271962A (zh) * 2017-07-31 2017-10-20 成都英萨传感技术研究有限公司 基于超声波的室内定位系统及其定位方法
CN107314766A (zh) * 2017-07-31 2017-11-03 成都楷模电子科技有限公司 基于超声和磁力计的机器人室内定位系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102033222A (zh) * 2010-11-17 2011-04-27 吉林大学 大范围多目标超声跟踪定位系统和方法
CN202345914U (zh) * 2011-10-25 2012-07-25 北京智能佳科技有限公司 一种可以追踪声源的智能充氦扑翼飞行器
EP2525234A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-21 Exelis Inc. System and method for geolocation of multiple unknown radio frequency signal sources
US20130265198A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 Ken A. Stroud Cooperative systems and methods for tdoa-based emitter location
CN204452931U (zh) * 2015-02-14 2015-07-08 广东澄星航模科技股份有限公司 一种跟随四轴飞行器
CN204945376U (zh) * 2015-09-10 2016-01-06 浙江江宇电机有限公司 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102033222A (zh) * 2010-11-17 2011-04-27 吉林大学 大范围多目标超声跟踪定位系统和方法
EP2525234A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-21 Exelis Inc. System and method for geolocation of multiple unknown radio frequency signal sources
CN202345914U (zh) * 2011-10-25 2012-07-25 北京智能佳科技有限公司 一种可以追踪声源的智能充氦扑翼飞行器
US20130265198A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 Ken A. Stroud Cooperative systems and methods for tdoa-based emitter location
CN204452931U (zh) * 2015-02-14 2015-07-08 广东澄星航模科技股份有限公司 一种跟随四轴飞行器
CN204945376U (zh) * 2015-09-10 2016-01-06 浙江江宇电机有限公司 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
万方等: "利用多站无源定位系统实现目标的单站无源定位", 《空军雷达学院学报》 *
杨丽丽等: "无人机载多站无源定位系统精度分析", 《中国电子科学研究院学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717489A (zh) * 2016-03-11 2016-06-29 歌尔声学股份有限公司 一种无人飞行器的追随方法、装置以及可穿戴设备
US10816640B2 (en) 2016-03-11 2020-10-27 Goertek Inc. Following method and device for unmanned aerial vehicle and wearable device
CN105824011A (zh) * 2016-05-17 2016-08-03 北京农业智能装备技术研究中心 无人机自动导引降落相对位置测量装置及方法
CN107271962A (zh) * 2017-07-31 2017-10-20 成都英萨传感技术研究有限公司 基于超声波的室内定位系统及其定位方法
CN107314766A (zh) * 2017-07-31 2017-11-03 成都楷模电子科技有限公司 基于超声和磁力计的机器人室内定位系统及方法
CN107314766B (zh) * 2017-07-31 2023-11-28 成都楷模电子科技有限公司 基于超声和磁力计的机器人室内定位系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10996768B2 (en) Device and method for orientation and positioning
CN109343050B (zh) 一种雷达视频监测方法及装置
KR102009791B1 (ko) Uwb를 이용한 3차원 측위 시스템
CN105182348A (zh) 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置及应用技术
KR102133105B1 (ko) 3차원 공간 검출 시스템, 측위 방법 및 시스템
CN102033222B (zh) 大范围多目标超声跟踪定位系统和方法
CN204244383U (zh) 低空目标监测系统
CN105430608A (zh) 一种追踪定位方法及系统
CN103941231A (zh) 超声射频信号联合处理的室内定位系统及定位方法
RU2007145206A (ru) Радиочастотная система для слежения за объектами
CN105182319A (zh) 一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法
CN109188444B (zh) 基于同步信号体制的海底水声应答式定位方法及其系统
CN102202258A (zh) 手机定位系统及其定位方法
CN204945376U (zh) 一种基于超声波的无人机实时定位与跟踪装置
US10794987B2 (en) Hybrid IR-US RTLS system
JP6914647B2 (ja) 位置推定装置、位置推定プログラム及び位置推定方法
CN206193691U (zh) 一种动作捕捉系统
CN102109935A (zh) 一种红外定位系统及方法
CN105527607A (zh) 带室内超声波定位功能的送菜机器人
CN201897636U (zh) 大范围多目标超声跟踪定位系统
CN105548965A (zh) 一种超声波信号同步发送系统及方法
EP3992658B1 (en) Relative position positioning system and relative position positioning method thereof
CN104950287A (zh) 一种用于室内定位的超声波-ZigBee系统及方法
CN105353643A (zh) 一种复杂环境中运动目标快速定位的方法
CN109270557B (zh) 一种基于gnss前向散射特性的多基站目标航向反演方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20151223