CN105352494A - 巡航定位装置、巡航定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种巡航定位装置包括位置传感器、距离传感器及控制器，所述位置传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息；所述距离传感器用于获取所述巡航定位装置当前相对目标物的距离所述控制器用于根据所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的地理位置信息。本发明还提供一种巡航定位系统及巡航定位方法。所述巡航定位装置定位简单，方便更改飞行器的巡航数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种巡航定位系统与方法，尤其涉及一种基于无人飞行器的巡航定位系统与方法，及使用该方法的巡航定位装置。
背景技术
随着生活水平的提高和科技的发展，小型旋翼无人飞行器已逐渐走入日常生活和一些行业应用中。在旋翼无人飞行器应用中，最常用到的功能是利用无人飞行器配套的应用软件规划无人飞行器的飞行路径，使无人飞行器沿着规划好的路径进行巡航飞行。
这种采用应用软件进行飞行航线路径规划的方法，规划出的航线精度差，同时无法避开航线路径中悬挂在空中的障碍物(如电线、广告牌、横幅等)。因此，直接在应用软件上规划无人飞行器巡航路径的做法只适合于粗略的空中飞行，无法做到精确的巡航飞行。这对于24小时不间断安防、大型工厂中设备抄表、高压线路巡逻等应用中具备极大的局限性。
另一种可采用直接用无人飞行器人工控制飞行一遍所需的巡航路径，该种方式确实可以解决采用应用软件方法的规划路径精度差、无法根据实际情况避障和获取目标点的缺点。但是该种方法仍存在以下缺陷：1.飞行路径数据获取繁琐，需要用无人飞行器在预定的线路上飞行一遍，同时要实时控制无人飞行器高度以及摄像头的旋转角度；2.扩展能力差，对于要更改航线上的某个点时，均需要再拿无人飞行器到现场飞一遍，非常麻烦；3.不利于无人值守，配套无人飞行器基站时，需要无人飞行器全天候无人值守巡逻，同时用户可以在远程端查看和修改无人飞行器的巡航路径，若采用这种方法时，用户则需要先到基站那边拿走无人飞行器，再到要修改的线路点飞行一遍，这会造成人力浪费，也无法实现真正意义上的全天候无人值守。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种巡航定位装置、巡航定位系统及巡航定位方法，能简单获取飞行路径数据，且具有良好的扩展能力。
一种巡航定位装置，包括位置传感器，所述位置传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息；距离传感器，所述距离传感器用于获取所述巡航定位装置相对目标物的距离；及控制器，所述控制器与所述位置传感器及距离传感器通信连接，用于根据所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
进一步地，所述巡航定位装置还包括高度传感器，所述高度传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处的高度；角度传感器，所述角度传感器用于获取所述巡航定位装置当前相对水平面的倾斜角度；所述控制器还与所述高度传感器及角度传感器通信连接，用于进一步根据所述高度及倾斜角度计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
进一步地，所述巡航定位装置还包括通信单元，所述通信单元与所述控制器通信连接，用于传送所述巡航定位数据至外部设备。
进一步地，所述通信单元采用移动通信技术或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传输所述巡航定位数据。
进一步地，所述巡航定位装置还包括存储装置，所述终端显示屏存储装置与所述控制器通信连接，用于存储所述巡航定位数据。
进一步地，所述存储装置为可移除的存储装置。
进一步地，所述巡航定位装置还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器通信连接，用于显示所属巡航定位数据及/或所诉巡航定位装置的运行状态。
进一步地，所述巡航定位装置还包括输入装置，所述输入装置用于接收用户输入以规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
进一步地，所述输入装置还包括接收用户输入的数据以设定所述飞行器的预定飞行高度。
进一步地，所述巡航定位装置还包括接口单元，所述接口单元用于传输所述巡航定位数据至所述外部设备。
进一步地，所述巡航定位装置还包括电源模块，所述电源模块用于给所述巡航定位装置的各组成部分供电，并能够通过所述接口单元充电。
进一步地，所述位置传感器为全球定位系统GPS模块。
进一步地，所述角度传感器为电子罗盘。
进一步地，所述高度传感器为气压传感器，所述气压传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处位置的气压值，所述气压值能够换算为所述巡航定位装置的高度值。
进一步地，所述距离传感器为激光测距仪、声波测距仪、红外测距仪中的一种。
进一步地，所述的巡航定位数据在传输时采用加密技术进行加密。
进一步地，所述巡航定位装置为便携式。
进一步地，所述控制器为微控制器。
进一步地，所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
一种巡航定位方法，应用于巡航定位装置，所述巡航定位方法包括：从位置传感器及距离传感器获取所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述巡航定位装置相对目标物的距离；及根据所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
进一步地，所述方法还包括从高度传感器和角度传感器获取所述巡航定位装置当前所处的高度以及相对水平面的倾斜角度；根据所述巡航定位装置当前所处的高度及相对水平面的倾斜角度，进一步计算所述目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
进一步地，所述巡航定位方法还包括：存储所述巡航定位数据至存储装置。
进一步地，所述巡航定位方法还包括，所述存储装置为可移除的存储装置。
进一步地，所述巡航定位方法还包括通过接口传送所存储的巡航定位数据至外部设备。
进一步地，所述巡航定位方法还包括传送所述巡航定位数据至外部设备。
进一步地，所述巡航定位数据通过移动通信技术无线网络及/或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传输。
进一步地，所述巡航定位方法还包括规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
进一步地，所述巡航定位方法还包括设定所述飞行器的预定飞行高度。
进一步地，所述巡航定位方法还包括传送所述巡航数据至飞行器基站或所述飞行器。
进一步地，所述巡航定位方法还包括存储所述巡航数据至存储装置。
进一步地，所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
进一步地，所述巡航定位方法还包括将所述巡航定位装置的测距单元对准所述目标物。
一种巡航定位系统，应用于巡航定位装置，所述巡航定位系统包括获取模块，所述获取模块用于从位置传感器及距离传感器获取所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述巡航定位装置相对目标物的距离；及计算模块，所述计算模块用于根据所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
进一步地，所述获取模块还用于从角度传感器和高度传感器获取所述巡航定位装置当前所处的高度以及相对水平面的倾斜角度；所述计算模块用于进一步根据所述高度及倾斜角度计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
进一步地，所述巡航定位系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述巡航定位数据至存储装置。
进一步地，所述存储装置为可移除的存储装置。
进一步地，所述巡航定位系统还包括传送模块，所述传送模块用于传送所述巡航定位数据至外部设备。
进一步地，所述传送模块通过移动通信技术无线网络及/或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传送所述巡航定位数据。
进一步地，所述传送模块通过接口单元传送所述巡航定位数据至所述外部设备。
进一步地，所述外部设备为飞行器基站，所述飞行器基站能够根据所述巡航定位数据规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
进一步地，所述飞行器基站还可设定所述飞行器的预定高度。
进一步地，所述巡航定位系统还包括规划模块，所述规划模块用于规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
进一步地，所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
所述巡航定位装置、巡航定位系统及巡航定位方法，可配套现有飞行器基站，当用户拿该巡航定位装置沿着巡航路径走一圈，所述巡航定位装置可实时记录路径的GPS信息，同时所述巡航定位装置上的激光测距可记录航线上障碍物的位置和飞行的高度。同时记录需要获取的目标物位置和角度。此外，所述巡航定位装置方便实时修改巡航路径的任意位置，方便用户修改监测的目标点。减少了繁琐的定位程序，同时提高了定位精度和速度。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种巡航定位装置的结构示意图。
图2为图1所示的巡航定位装置1的控制器的模块图。
图3是本发明实施方式提供的一种巡航定位装置工作示意图。
图4是本发明实施方式提供的一种巡航定位装置工作原理图。
图5是本发明实施方式提供的一种巡航定位方法的流程图。
主要元件符号说明
巡航定位装置1
控制器10
接口单元12
显示屏14
输入装置16
存储装置18
电源110
通信单元112
测距单元114
气压传感器116
位置传感器118
电子罗盘120
巡航定位系统1000
获取模块100
计算模块102
规划模块104
存储模块106
传送模块108
存储器1002
处理器1004
第一目标设备20
第二目标设备22
第三目标设备24
飞行器基站3
飞行器4
负载40
目标设备2
巡航定位装置1
控制器10
接口单元12
显示屏14
输入装置16
存储装置18
电源110
通信单元112
测距单元114
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处理器1004
第一目标设备20
第二目标设备22
第三目标设备24
飞行器基站3
飞行器4
负载40
目标设备2
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1所示，本发明实施方式提供一种巡航定位装置1，所述巡航定位装置1可为便携式，例如，手持或佩戴在身上。在本实施例中，所述巡航定位装置1为手持式。
所述巡航定位装置1可包括，但不限于，控制器10、接口单元12、显示屏14、输入装置16、存储装置18、电源110、通信单元112、测距单元114、气压传感器116、位置传感器118及电子罗盘120。所述控制器10为所述巡航定位装置1的控制中心，用于与所述巡航定位装置1的其他单元或元器件连接以输入及/或输出数据。所述控制器10可为微控制器(MicroprogrammedControlUnit，MCU)，例如STM32，或数据处理单元(DigitalSignalProcessor，DSP)。
所述接口单元12用于对所述巡航定位装置1充电，及传输巡航定位数据至外部设备，例如飞行器基站。在本实施例中，所述接口单元12为通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)接口。在其他实施方式中，所述接口单元12也可为其他具有充电及传输数据功能的接口，例如microUSB接口等。可以理解，所述接口单元12也可为多个，用于充电的接口与用于传输数据的接口可分别设置。
所述显示屏14用于显示所述巡航定位装置1运行时的状态及需要与用户交互的数据等。所述显示屏14可为液晶显示屏(liquidcrystaldisplay)或有机电激光显示屏(OrganicLight-EmittingDiode，OLED)。在本实施例中，所述显示屏14为2寸左右的LCD屏，其与所述控制器10之间采用可变静态存储控制器(FlexibleStaticMemoryController，FSMC)通信方式连接。
所述输入装置16用于接收用户输入以与所述巡航定位装置1交互。所述输入装置16可为任何具有输入功能的装置，例如按键、触摸屏等。在本实施例中，所述输入装置16为按键，其连接至所述控制器10的通用输入输出(GeneralPurposeInput/Output，GPIO)接口以与所述控制器10通信。具体地，所述输入装置16可用于接收用户输入以规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据，另，输入装置16还包括接收用户输入的数据以设定所述飞行器的预定飞行高度。
所述存储装置18用于存储所述巡航定位装置输出的巡航定位数据。所述存储装置18可为所述巡航定位装置的内部存储器，也可为可移除的存储装置，例如可移除媒体卡，外置U盘，及其他闪存或存储设备。所述可移除媒体卡包括但不限于，TF(Trans-flash)卡、安全数字(SecureDigital，SD)卡，微型快擦写存储(CompactFlash，CF)卡。在一实施方式中，所述巡航定位数据可被保存在所述可移除媒体卡上以便所述巡航定位数据在所述巡航定位装置1与外部设备之间轻松传送。所述可移除媒体卡可通过数字安全输入输出(SecureDigitalInputOutput，SDIO)接口与所述控制器10通信连接。
所述电源110用于给所述巡航定位装置的所有模块提供电能。所述电源110可为任何能提供电能的储电装置，例如，干电池、充电电池等。在本实施例中，所述电源110为内置的充电电池，采用两节磷酸铝电池串联与电源控制板组成，其采用独立单体充电技术，可通过所述接口单元12进行充电。可以理解的是，所述电源110也可为外置的电源，可移除地连接在所述巡航定位装置1上为所述巡航定位装置提供电能。
所述通信单元112用于将所述巡航定位装置输出的巡航定位数据传输至外部设备。所述通信单元112可采用无线方式，例如，蓝牙、红外线、无线保真(WirelessFidelity,WiFi)、传输控制协议/以太网协议TCP/IP传输、蜂窝技术，卫星，及广播。其中所述蜂窝技术可包括第二代(2G)、第三代(3G)、第四代(4G)或第五代(5G)等移动通信技术。所述3G与4G技术基于符合所述国际电信联盟(InternationalTelecommunicationsUnion,ITU)颁布的国际规格的移动通信标准。所述3G与4G技术可提供每秒200千比特至每秒几千兆比特的信息传输速率，从而使得其广泛适用于采用大带宽传输高解析度影像和视频。3G技术通常是指那些符合国际移动通信2000(InternationalMobileTelecommunications2000,IMT-2000)标准的可靠性和数据传输速率的技术。常见的商业3G技术包括，基于扩频无线电传输技术的系统和无线电接口，例如通过第三代合作伙伴计划(3rdGenerationPartnershipProject,3GPP)标准化的UMTS系统，W-CDMA无线电接口，中国提议的TD-SCDMA无线电接口，HSPA+UMTS发布，CDMA2000系统，及EV-DO。此外，其他技术，例如EDGE，DECT及移动WiMAX也符合IMT-2000，因而也被ITU批准作为3G标准。相应地，此处所用的“3G”这个词包括，但不限于，任何符合IMT-2000的技术，包括此处所提到的那些技术。
相较而言，4G技术被广泛地理解为那些符合高级国际移动通信(InternationalMobileTelecommunicationsAdvanced，IMT-Advanced)规格的技术，其要求在高移动性通信时最高速度达到每秒100兆位，在低移动性通信时达到每秒一千兆比特。在2010年10月，ITU批准的4G标准包括增强LTE及增强无线城域网(WirelessMAN-Advanced)。但是，一些商业运营商发布的4G服务不完全符合IMT-Advanced规格，例如LTE、MobileWiMAX，及TD-LTE。相应地，此处所提到的“4G”这个词包括，但不限于，这些后来的技术，例如LTE，MobileWiMAX与TD-LTE，与那些符合IMT-Advanced的技术，包括此处所提到的那些技术。而5G是超越当前4G/IMT-Advanced标准的下一代移动通信标准。
所述测距单元114、所述气压传感器116、所述位置传感器118及所述电子罗盘120为所述巡航定位装置1提供传感数据，用于获取巡航路线上的目标物或障碍物的高度或角度等数据。
所述测距单元114用于测量所述巡航定位装置1与目标物之间的距离。所述测距单元114可采用任何具有测距功能的距离传感器，例如激光测距单元、红外测距单元、声波测距仪等。在本实施例中，所述测距单元114为激光测距单元，其采用微型激光头配合接收传感器组合，其输出与所述控制器10采用集成电路总线(Inter-IntegratedCircuit，IIC)通信接口连接。
所述气压传感器116用于获取所述巡航定位装置1当前所处环境的大气压值，其中所述大气压值可换算成相应的高度值。所述气压传感器116可通过通用同步异步收发机(UniversalSynchronousAsynchronousReceiverTransmitter，USART)通信接口与所述控制器10连接。在其他实施方式中，所述气压传感器116还可以通过其他类似的通信接口与所述控制器10连接，例如IIC、控制器局域网(Controllerareanetwork，CAN)等接口。可以理解的是，所述巡航定位装置1的高度还可通过其他可获取所述巡航定位装置高度信息的高度传感器确定，例如但不限于，主动的或被动的高度计，包括激光、红外线、立体视觉，及声波测距仪。
所述位置传感器118用于获取所述巡航定位装置1当前所处的位置，如经纬度数据。在本实施例中，所述位置传感器118可为一全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)模块，在其他实施方式中，所述位置传感器118可为其他任何具有获取所述巡航定位装置1当前所处位置数据的装置，例如网络定位装置。
所述电子罗盘120用于获取所述巡航定位装置1所处的水平方位角度，该角度数据配合所述测距单元114所获取的距离数据，可计算出以所述巡航定位装置1为原点的所有目标物的极坐标数据。可以理解的是，在其他实施方式中，所述电子罗盘120也可被其他类似的具有获取所述巡航定位装置1的角度信息的角度传感器，例如惯性测量装置(InertialMeasurementUnit，IMU)、倾角传感器、陀螺仪等。
请参阅图2所示，为图1所示的巡航定位装置1的控制器10的内部模块图。在本实施例中，所述的控制器10可包括，但不限于，存储器1002和处理器1004。存储器1002可为所述控制器10的内部存储单元。所述处理器1004可为中央处理器(CentralProcessingUnit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片。
巡航定位系统1000运行于所述控制器10中。所述巡航定位系统1000包括，但不仅限于，获取模块100、计算模块102，规划模块104，存储模块106，及传送模块108。本发明所称的功能模块是指一种能够被所述处理器1004所执行并且能够完成固定功能的一系列程序指令段，其存储于所述控制器10的存储器1002中。
所述获取模块100用于从所述测距单元114、所述气压传感器116、所述位置传感器118及所述电子罗盘120分别获取对应的传感数据。
所述计算模块102用于根据所获取的传感数据计算出巡航定位数据，所述巡航定位数据包括，但不限于，所述巡航定位装置1所处的高度及位置信息，巡航路线上各目标物的高度及位置信息，及飞行器相对应的位置、高度及其负载的角度等信息。
所述规划模块104用于根据需求及所述巡航定位数据规划飞行器的巡航路线。
所述存储模块106用于存储所计算得到的巡航定位数据及所述飞行器的巡航路线至所述存储装置18。
所述传送模块108用于通过所述通信单元112传送所述巡航定位数据及所述飞行器的巡航路线至指定外部设备，例如飞行器基站。
请参阅图3所示，为本发明实施方式提供的一种巡航定位装置1的工作示意图。在工作时，所述巡航定位装置1可由用户携带从飞行器基站3出发，沿着巡航路径R行走，当用户行走到第一目标设备20时，可将所述巡航定位装置1的测距单元114对准所述第一目标设备20的设备仪表盘200，此时所述巡航定位装置1可从所述测距单元114、所述气压传感器116、所述位置传感器118及所述电子罗盘120自动获取当前所处环境的地理位置信息、海拔高度、偏航角度、装置倾角等信息，融合计算出所述第一目标设备20上的仪表盘200的位置，并通过相应算法计算出飞行器飞行的高度以及设置在所述飞行器上的负载的旋转角度。所述飞行器根据所述地理位置信息、该飞行高度及负载的旋转角度可实现对第一目标设备20的仪表盘200的图像或数据的获取。
可以理解，所述负载可以为拍摄装置、扫描装置等获取图片、照片、或地形数据、探测数据等的设备。
当获取第一目标设备20的巡航定位数据后，用户继续拿着所述巡航定位装置1沿着巡航路径R行走，到达第二目标设备22和第三目标设备24时，重复在所述第一目标设备20时的操作，当行走完整个巡航路径后，即可得到所述巡航路径上所有的目标设备对应的巡航定位数据。所述目标设备对应的巡航定位数据可被存储至所述存储装置18中，也可通过所述通信单元112发送至指定外部设备，例如所述飞行器基站3。存储在所述存储装置18中的数据也可通过所述接口单元12物理连接传输至外部设备。在本实施例中，所述目标设备对应的数据可在当所述通信单元112或所述接口单元12均不可用时，先将数据存储在所述存储装置18中，所述巡航定位装置1会周期寻找网络信号，当有信号后，会自动发送数据至指定外部设备。
在图3所述的实施例中，为所述飞行器执行抄表任务时所需的巡航定位数据。可以理解的是，当所述飞行器执行其他飞行任务，所述目标设备为障碍物时，所述障碍物的巡航定位数据可为对应所述障碍物顶部的数据，例如，将所述巡航定位装置对准所述障碍物的顶部后获取所述巡航定位装置1相对所述障碍物顶部的距离。
参阅图4所示，为本发明实施方式提供的一种巡航定位装置1的工作原理图，可看到所述巡航定位装置1的测距单元114，例如激光头，对准目标物2的仪表盘21后，可以获得所述巡航定位装置1至所述目标物2的距离D，接着获取所述巡航定位装置1的倾斜角度θ，通过勾股定理计算出该距离D在竖直和水平方向的分量，即为所述巡航定位装置1相对所述目标物的水平距离DL＝D*cosθ和垂直距离DH＝D*sinθ。所述巡航定位装置1通过所述气压传感器116获取所述巡航定位装置的气压值，并根据所述气压值换算为所述巡航定位装置1的高度值H1，根据所述目标物的垂直距离DH与所述巡航定位装置1的高度值H1即可计算出所述目标物2的高度为H2＝H1+DH。
设定飞行器4的飞行经纬度与所述巡航定位装置1相同，即所述飞行器4的位置位于所述巡航定位装置1的正上方，同时还可以设定所述飞行器4飞行的高度H3，即可求出所述飞行器相对所述目标物2的高度H4＝H3-H2。然后结合所述目标物的水平距离DL，计算得出所述飞行器4上设置的负载40的倾斜角度β，其中所述倾斜角度β满足公式：tanβ＝DL/H4。
可以理解，所述巡航定位装置1也可省去气压传感器116和电子罗盘120，通过位置传感器118获取所述巡航定位装置1当前所处的地理位置信息，并通过测距单元112获取所述巡航定位装置1相对目标物的距离，并通过控制器10计算出所述目标物的位置信息，如所述目标物的经纬度信息。将所述多个目标物的位置信息设定于飞行器的预定飞行路线上，使飞行器在飞行过程中沿着所述预定飞行路线经过所述设定的目标点。
请参阅图5所示，为本发明实施方式提供的一种巡航定位方法500的流程图。根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。
步骤502，所述巡航定位装置1的获取模块100从所述测距单元114、所述气压传感器116、所述位置传感器118及所述电子罗盘120分别获取对应的传感数据。其中所述传感器数据包括，但不限于，所述巡航定位装置1的高度及其倾斜角，所述巡航定位装置1相对目标物的距离，所述巡航定位装置1的地理位置信息，例如经纬度信息。
步骤504，所述巡航定位装置1的计算模块102根据所获取的传感器数据计算巡航定位数据，所述巡航定位数据包括，但不限于，所述飞行器4的地理位置信息，相对所述目标物的高度及所述飞行器4上设置的负载40的角度信息。
步骤506，所述巡航定位装置1的规划模块104根据需求规划所述飞行器4的巡航路线，得到所述飞行器4的巡航数据。具体地，可根据所述飞行器4飞行需要添加或删除目标物。例如，参图3所示，如果所述飞行器4需要经过所述第一目标设备20、所述第二目标设备22，则所述巡航数据中可包括所述第一目标设备20、所述第二目标设备22对应的巡航定位数据，及各目标物的巡航顺序等。当所述飞行器4需要更改所述巡航路线，增加所述第三目标设备24时，则可通过所述规划模块104将所述第三目标设备24的巡航顺序及所述第三目标设备24对应的巡航定位数据添加进所述巡航数据。
在进一步的实施例中，所述巡航定位方法还可包括步骤508，所述巡航定位装置1的存储模块106将所得到的目标物的巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据存储至所述存储装置18。例如，当所述存储装置18为所述巡航定位装置1的内部存储单元时，所述巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据可存储在所述内部存储单元后通过所述接口单元12传输至指定外部设备。当所述存储装置18为一可移除的存储装置时，例如可移除的存储卡或移动存储盘，所述巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据可存储在所述可移除的存储装置后，再通过该可移除的存储装置直接连接至指定外部设备而传送所述巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据至所述指定外部设备。
在进一步的或替代的实施例中，所述巡航定位方法还可包括步骤510，所述巡航定位装置1的传送模块108通过所述通信单元112传送所述巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据至所述指定外部设备。例如上所述的无线通信技术，包括但不限于蓝牙、红外线、WiFi、传输控制协议/以太网协议TCP/IP、蜂窝技术，卫星，及广播等。
可以理解，所述规划步骤506可以省略，当所述巡航定位装置1计算得到目标物的巡航定位数据后，可传送至指定外部设备，通过所述指定外部设备进行规划所述飞行器的巡航数据。例如，当所述巡航定位数据传送至所述飞行器基站3后，可在所述飞行器基站3上规划所述飞行器4的巡航数据。
可以理解，所述存储步骤508可以省略，当所述巡航定位装置1计算得到目标物的巡航定位数据后即通过所述通信单元112直接传送至所述飞行器基站3。
可以理解，所述传送步骤510可以省略，当所述巡航定位装置1计算得到目标物的巡航定位数据后即存储至所述存储装置18中，再通过所述接口单元12通信连接指定外部设备后传送所述巡航定位数据至所述指定外部设备。在此种情况下，所述巡航定位装置1的显示屏14和输入装置16可以省略。
可以理解，所述步骤502中也可省去获取巡航定位装置1相对水平面的倾斜角度及当前高度，相应地，所述计算模块102省去计算所述飞行器4相对所述目标物的高度及所述飞行器4的负载的角度。从而通过此方法获取目标物的地理位置信息，如经纬度信息，并将所述地理位置信息设定于所述飞行器4的预定飞行轨迹上，以使所述飞行器4在飞行过程中经过所述预定的地理位置。
可以理解，所述目标物的巡航定位数据及/或所述飞行器4的巡航数据在传送过程中可采用加密技术，以利于所述目标物的巡航定位数据及所述飞行器4的巡航数据的安全传送。适宜的加密方法包括，但不限于，因特网秘钥交换，因特网安全性协议(InternetProtocolSecurity，IPsec)，Kerberos，端对端协议(Point-to-PointProtocol)，安全传输层协议(TransportLayerSecurity)，隐藏SSID，MACID过滤，静态IP地址分配(StaticIPAddressing)，802.11安全性，有线等效保密(WiredEquivalentPrivacy，WEP)，无线上网保护接入(Wi-FiProtectedAccess，WPA)，WPA2，暂时秘钥完整性协议(TemporalKeyIntegrityProtocol，TKIP)，可扩展认证协议(ExtensibleAuthenticationProtocol)，轻量级可扩展认证协议(LightweightExtensibleAuthenticationProtocol，LEAP)，受保护的可扩展认证协议(ProtectedExtensibleAuthenticationProtocol，PEAP)，及其他市售的加密技巧。
可以理解，所述飞行器基站3可包括一些支持系统，例如用于为给所述飞行器4及/或所述巡航定位装置1提供电能的电池充电的充电基座。在一些实施例中，所述巡航定位装置1可通过所述接口单元12连接在所述飞行器基站3上同时进行充电与数据传输。所述飞行器4可为旋翼飞行器、固定翼飞行器或固定翼与旋翼混合的飞行器。其中所述旋翼可为单旋翼、双旋翼、三旋翼、四旋翼、六旋翼及八旋翼等。在本实施例中，所述飞行器4旋翼无人飞行器(UnmannedArialVehicle,UAV)。
在一些实施例中，所述飞行器基站3可包括人机界面允许操控者规划所述飞行器4的巡航数据。在一些实施例中，所述飞行器基站3还可通过Wi-Fi网络连接移动装置，例如手机等，通过该移动装置的显示屏显示所述巡航定位数据及所述飞行器的巡航数据，并通过所述移动装置的输入装置来规划所述飞行器4的巡航数据或设定所述飞行器4的预定飞行高度。在一些实施例中，所述巡航定位数据及所述飞行器的巡航数据也可通过通信单元112直接传送至移动装置，例如手机、平板电脑或膝上型电脑等，然后通过该移动装置进行巡航数据的规划与显示，最后再通过该移动装置将所述巡航数据直接传送至所述飞行器4。
可以理解，所述飞行器4的巡航数据也可直接从所述巡航定位装置1传送至所述飞行器4。例如，通过所述接口单元12或所述通信单元112，或者通过可移除的存储装置直接导入至所述飞行器4。
可以理解，所述测距单元114、所述气压传感器116、所述位置传感器118及所述电子罗盘120等传感器也可采用其他类似传感器替代。只要所获得的传感器数据可用于计算得到目标设备的巡航定位数据即可。例如，可通过高度计测量所述巡航定位装置1的高度，通过倾角传感器获得所述巡航定位装置1的倾斜角度，通过声波测距仪测量所述巡航定位装置1与所述目标设备的距离等，所述位置传感器118亦可采用其他定位装置，例如网络定位等。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (43)
1.一种巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置包括：
位置传感器，所述位置传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息；
距离传感器，所述距离传感器用于获取所述巡航定位装置相对目标物的距离；及
控制器，所述控制器与所述位置传感器及距离传感器通信连接，用于根据所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
2.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括：
高度传感器，所述高度传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处的高度；
角度传感器，所述角度传感器用于获取所述巡航定位装置当前相对水平面的倾斜角度；
所述控制器还与所述高度传感器及角度传感器通信连接，用于进一步根据所述高度及倾斜角度计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
3.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括通信单元，所述通信单元与所述控制器通信连接，用于传送所述巡航定位数据至外部设备。
4.如权利要求3所述的巡航定位装置，其特征在于：所述通信单元采用移动通信技术或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传输所述巡航定位数据。
5.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括存储装置，所述终端显示屏存储装置与所述控制器通信连接，用于存储所述巡航定位数据。
6.如权利要求5所述的巡航定位装置，其特征在于：所述存储装置为可移除的存储装置。
7.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器通信连接，用于显示所属巡航定位数据及/或所诉巡航定位装置的运行状态。
8.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括输入装置，所述输入装置用于接收用户输入以规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
9.如权利要求8所述的巡航定位装置，其特征在于：所述输入装置还包括接收用户输入的数据以设定所述飞行器的预定飞行高度。
10.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括接口单元，所述接口单元用于传输所述巡航定位数据至所述外部设备。
11.如权利要求10所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置还包括电源模块，所述电源模块用于给所述巡航定位装置的各组成部分供电，并能够通过所述接口单元充电。
12.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述位置传感器为全球定位系统GPS模块。
13.如权利要求2所述的巡航定位装置，其特征在于：所述角度传感器为电子罗盘。
14.如权利要求2所述的巡航定位装置，其特征在于：所述高度传感器为气压传感器，所述气压传感器用于获取所述巡航定位装置当前所处位置的气压值，所述气压值能够换算为所述巡航定位装置的高度值。
15.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述距离传感器为激光测距仪、声波测距仪、红外测距仪中的一种。
16.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述的巡航定位数据在传输时采用加密技术进行加密。
17.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述巡航定位装置为便携式。
18.如权利要求1所述的巡航定位装置，其特征在于：所述控制器为微控制器。
19.如权利要求2所述的巡航定位装置，其特征在于：所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
20.一种巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法应用于巡航定位装置，所述巡航定位方法包括：
从位置传感器及距离传感器获取所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述巡航定位装置相对目标物的距离；及
根据所述巡航定位装置当前所处的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
21.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述方法还包括：
从高度传感器和角度传感器获取所述巡航定位装置当前所处的高度以及相对水平面的倾斜角度；
根据所述巡航定位装置当前所处的高度及相对水平面的倾斜角度，进一步计算所述目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
22.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：
存储所述巡航定位数据至存储装置。
23.如权利要求22所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：所述存储装置为可移除的存储装置。
24.如权利要求22所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：通过接口传送所存储的巡航定位数据至外部设备。
25.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：
传送所述巡航定位数据至外部设备。
26.如权利要求25所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位数据通过移动通信技术无线网络及/或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传输。
27.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：
规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
28.如权利要求27所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：设定所述飞行器的预定飞行高度。
29.如权利要求28所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：传送所述巡航数据至飞行器基站或所述飞行器。
30.如权利要求28所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：存储所述巡航数据至存储装置。
31.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
32.如权利要求20所述的巡航定位方法，其特征在于：所述巡航定位方法还包括：将所述巡航定位装置的测距单元对准所述目标物。
33.一种巡航定位系统，其特征在于：所述巡航定位系统应用于一巡航定位装置，所述巡航定位系统包括：
获取模块，所述获取模块用于从位置传感器及距离传感器获取所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述巡航定位装置相对目标物的距离；及
计算模块，所述计算模块用于根据所述巡航定位装置当前所处位置的地理位置信息及所述距离计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据包括所述目标物的负载地理位置信息。
34.如权利要求33所述的巡航定位系统，其特征在于：
所述获取模块还用于从角度传感器和高度传感器获取所述巡航定位装置当前所处的高度以及相对水平面的倾斜角度；
所述计算模块用于进一步根据所述高度及倾斜角度计算目标物的巡航定位数据，所述巡航定位数据进一步包括飞行器相对所述目标物的高度及所述飞行器的负载的角度。
35.如权利要求34所述的巡航定位系统，其特征在于：所述巡航定位系统还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述巡航定位数据至存储装置。
36.如权利要求35所述的巡航定位系统，其特征在于：所述存储装置为可移除的存储装置。
37.如权利要求33所述的巡航定位系统，其特征在于：所述巡航定位系统还包括传送模块，所述传送模块用于传送所述巡航定位数据至外部设备。
38.如权利要求37所述的巡航定位系统，其特征在于：所述传送模块通过移动通信技术无线网络及/或传输控制协议/以太网协议TCP/IP传送所述巡航定位数据。
39.如权利要求37所述的巡航定位系统，其特征在于：所述传送模块通过接口单元传送所述巡航定位数据至所述外部设备。
40.如权利要求39所述的巡航定位系统，其特征在于：所述外部设备为飞行器基站，所述飞行器基站能够根据所述巡航定位数据规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
41.如权利要求40所述的巡航定位系统，其特征在于：所述飞行器基站还可设定所述飞行器的预定高度。
42.如权利要求33所述的巡航定位系统，其特征在于：所述巡航定位系统还包括规划模块，所述规划模块用于规划所述飞行器的巡航数据，所述巡航数据包括巡航路径上所述飞行器需要经过的至少一个目标物的巡航定位数据。
43.如权利要求33所述的巡航定位系统，其特征在于：所述飞行器的相对所述目标物的高度H的计算公式为：H＝H3-(H1+D*sinθ)，其中H3为飞行器的飞行高度，H1为所述巡航定位装置的高度，D为所述巡航定位装置相对所述目标物的距离，θ为所述巡航定位装置相对水平面的倾斜角度；所述飞行器的负载相对所述目标物的角度β的计算公式为：tanβ＝D*cosθ/H。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180914 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |