CN106443740A - 应用于无人机的快速定位系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了应用于无人机的快速定位系统及方法。无人机的卫星定位模块具有用于存储实时星历数据的缓存区，并且无人机具有给卫星定位模块辅助供电的备用电源，备用电源与主电源相连。通过备用电源保持卫星定位模块的缓存区中星历数据长期有效，根据缓存区中星历数据进行快速定位。本发明的卫星定位模块具有备用电源，能确保卫星定位模块处于供电状态，其缓存区内的星历数据保持有效，辅助快速定位；设置了固态存储器，缓存区内有效星历数据会备份至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失后，能通过读取固态存储器内星历数据辅助快速定位；通过外部遥控端的星历数据可实现对无人机的辅助快速定位；云端及遥控端配合能实现对无人机的辅助快速定位。

Description

应用于无人机的快速定位系统及方法
技术领域
本发明涉及一种快速定位系统及方法，尤其涉及应用于无人机的快速定位系统及方法。
背景技术
卫星定位系统就是使用卫星对某物进行准确定位的技术。可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到四颗卫星，以便实现导航、定位、授时等功能。可以用来引导飞机、船舶、车辆、以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地，还可以应用到手机等追寻。
在卫星定位系统没有先验星历数据的情况下，卫星定位系统需要较长的时间捕获卫星实现定位，一般需要经过几分钟的时间。电子设备在第一次开机后，用户需要等待很长的等待时间，尤其是在天气状况较差的情况下，需要等待的时间更长，用户体验感较差；而电子设备在工作过程中，因外界干扰、电路异常、电源耗尽等情况下都会丢失卫星信息，因此需要重新搜索定位，此冷启动过程的时间往往危机到电子设备的安全运行，尤其是针对飞行器，飞行过程中无卫星定位信息会导致致盲，严重者甚至会发生坠机。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，无人机启动后定位时间长的缺陷，提供一种应用于无人机的快速定位系统及方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
应用于无人机的快速定位系统，所述无人机具有中央处理器、卫星定位模块、给中央处理器及卫星定位模块供电的主电源，所述中央处理器与所述卫星定位模块相通讯连接，所述卫星定位模块具有用于存储实时星历数据的缓存区，并且无人机具有给所述卫星定位模块辅助供电的备用电源，所述备用电源与所述主电源相连。
进一步地，上述的应用于无人机的快速定位系统，其特点是：所述中央处理器和/或卫星定位模块内具有用于存储星历数据的固态存储器，所述固态存储器与所述缓存区相通讯连接。
更进一步地，上述的应用于无人机的快速定位系统，其特点是：所述中央处理器与遥控端无线通讯相连，所述遥控端具有辅助卫星定位模块。
再进一步地，上述的应用于无人机的快速定位系统，其特点是：所述中央处理器与遥控端及云端无线通讯相连，所述遥控端与所述云端通讯相连，并且遥控端无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个。
优选地，上述的应用于无人机的快速定位系统，其特点是：所述卫星定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。
本发明的另一个目的在于提出了应用于无人机的快速定位方法，基于上述的应用于无人机的快速定位系统，备用电源给卫星定位模块进行辅助供电，缓存区中星历数据保持有效，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
进一步地，上述应用于无人机的快速定位方法，其特点是：所述中央处理器和/或卫星定位模块内具有用于存储星历数据的固态存储器，所述固态存储器与所述缓存区相通讯连接，缓存区内星历数据更新时会同步传输至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失时，固态存储器内所存储的星历数据会传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
更进一步地，上述应用于无人机的快速定位方法，其特点是：所述中央处理器与遥控端无线通讯相连，所述遥控端具有辅助卫星定位模块，当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，中央处理器获得遥控端内辅助卫星定位模块的星历数据，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
再进一步地，上述应用于无人机的快速定位方法，其特点是：所述中央处理器与遥控端及云端无线通讯相连，所述遥控端与所述云端通讯相连，并且遥控端无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个，当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，遥控端将通讯基站和/或WiFi基站的ID传输至云端，云端根据ID获得当前通讯基站和/或WiFi基站的星历数据并传输给遥控端，遥控端将星历数据传输至中央处理器，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
本发明的有益效果主要体现在：
1. 卫星定位模块具有备用电源，能确保卫星定位模块处于供电状态，其缓存区内的星历数据保持有效，辅助快速定位；
2. 设置了固态存储器，缓存区内有效星历数据会备份至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失后，能通过读取固态存储器内星历数据辅助快速定位；
3. 通过外部遥控端的星历数据可实现对无人机的辅助快速定位；
4. 云端及遥控端配合能实现对无人机的辅助快速定位。
附图说明
图1是本发明应用于无人机的快速定位系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种应用于无人机的快速定位系统及方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
应用于无人机的快速定位系统，如图1所示，无人机具有中央处理器1、卫星定位模块2、给中央处理器1及卫星定位模块2供电的主电源3，中央处理器1与卫星定位模块2相通讯连接，卫星定位模块2具有用于存储实时星历数据的缓存区4，并且无人机具有给卫星定位模块2辅助供电的备用电源5，备用电源5与主电源3相连，备用电源为钮扣电池或电容。当主电源供电不足或主电源供电电路出现故障时，备用电源保持缓存区内星历数据持续有效，防止断电丢失数据，无人机重新使用时，通过有效星历数据辅助快速定位，即实现定向搜索，无需冷启动进行盲搜，定位迅速有效。而主电源具有电量时能对备用电源进行充电。
对本案进行相关优化，中央处理器1和/或卫星定位模块2内具有用于存储星历数据的固态存储器6，固态存储器6与缓存区4相通讯连接。缓存区内星历数据会实时更新至固态存储器6中，当备用电源供电不足后，缓存区内星历数据会丢失，待重新上电后，即更换主电源后，固态存储器内星历数据会传输至缓存区，卫星定位模块2根据缓存区内星历数据进行定向搜索，完成快速定位。
本案还可进一步优化，无人机通过外部设备实现辅助定位功能，此辅助定位功能在缓存区及固态存储器内星历数据均失效的情况下使用，例如无人机电源耗尽后移动导致星历数据失效、无人机穿过无卫星信号隧道时星历数据失效。具体地，中央处理器与遥控端8无线通讯相连，遥控端8具有辅助卫星定位模块7，该遥控端可以为PC端。遥控端与无人机存在一定的有效距离，该距离使得遥控端的地理位置对无人机的定位具有辅助作用，使用时，遥控端将辅助卫星定位模块7的星历数据发送给中央处理器，中央处理器将该星历数据传输至缓存区，卫星定位模块2通过该星历数据实现定向搜索，完成快速定位。
另一种方案，中央处理器1与遥控端8及云端9无线通讯相连，遥控端8与云端9通讯相连，并且遥控端8无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个，通讯基站可为手机基站。具体地，遥控端8获取周边通讯基站和/或WiFi基站的ID，并将ID发送至云端9，云端9根据ID查询到当前基站的地理位置信息，并将该地理位置信息的星历数据发送至遥控端，通过中央处理器接收后传输至缓存区，卫星定位模块2通过该星历数据实现定向搜索，完成快速定位。
本案中所提及的卫星定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块，当然亦可使用伽利略卫星定位模块及GLONASS卫星定位模块 。
本发明应用于无人机的快速定位方法，基于上述的应用于无人机的快速定位系统，通过备用电源给卫星定位模块进行辅助供电，缓存区中星历数据保持有效，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行定向搜索，完成快速定位。具体原理：一般冷启动时，卫星定位模块处于盲搜阶段，需要逐步的缩小范围，最终完成定位，此过程经历时间较长，而本发明中的星历数据即为先验星历数据，根据该先验星历数据可实现定向搜索，极大地减少了搜索时间，省略了较长的等待时间，改善了用户的体验感。
其中，中央处理器和/或卫星定位模块内具有用于存储星历数据的固态存储器，固态存储器与缓存区相通讯连接，缓存区内星历数据更新时会同步传输至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失时，固态存储器内所存储的星历数据会传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。固态存储器用于缓存区内数据丢失的情况，能在上电后及时提供先验星历数据，实现定向搜索，缩短了搜索时间。
另外，中央处理器与遥控端无线通讯相连，遥控端具有辅助卫星定位模块，当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，中央处理器获得遥控端内辅助卫星定位模块的星历数据，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。即利用遥控端的星历数据缩小卫星定位模块的搜索范围，起到快速定位的作用。
最后，中央处理器与遥控端及云端无线通讯相连，遥控端与云端通讯相连，并且遥控端无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个，当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，遥控端将通讯基站和/或WiFi基站的ID传输至云端，云端根据ID获得当前通讯基站和/或WiFi基站的星历数据并传输给遥控端，遥控端将星历数据传输至中央处理器，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。借助云端及各基站确定搜索范围，使搜索范围减小，起到快速定位的作用，而遥控端即为中央处理器、云端、各基站之间的枢纽。
需要说明的是，中央处理器可综合基站地理信息及遥控端本身地理信息，得到最为精确的星历数据，使卫星定位模块搜索范围更小，定位更快。
通过以上描述可以发现，本发明的卫星定位模块具有备用电源，能确保卫星定位模块处于供电状态，其缓存区内的星历数据保持有效，辅助快速定位；设置了固态存储器，缓存区内有效星历数据会备份至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失后，能通过读取固态存储器内星历数据辅助快速定位；通过外部遥控端的星历数据可实现对无人机的辅助快速定位；云端及遥控端配合能实现对无人机的辅助快速定位。
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.应用于无人机的快速定位系统，所述无人机具有中央处理器、卫星定位模块、给中央处理器及卫星定位模块供电的主电源，所述中央处理器与所述卫星定位模块相通讯连接，其特征在于：
所述卫星定位模块具有用于存储实时星历数据的缓存区，并且无人机具有给所述卫星定位模块辅助供电的备用电源，所述备用电源与所述主电源相连。
2.根据权利要求1所述应用于无人机的快速定位系统，其特征在于：所述中央处理器和/或卫星定位模块内具有用于存储星历数据的固态存储器，所述固态存储器与所述缓存区相通讯连接。
3.根据权利要求1所述应用于无人机的快速定位系统，其特征在于：所述中央处理器与遥控端无线通讯相连，所述遥控端具有辅助卫星定位模块。
4.根据权利要求1所述应用于无人机的快速定位系统，其特征在于：所述中央处理器与遥控端及云端无线通讯相连，所述遥控端与所述云端通讯相连，并且遥控端无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个。
5.根据权利要求1所述应用于无人机的快速定位系统，其特征在于：所述卫星定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。
6.应用于无人机的快速定位方法，基于权利要求1至5任意一项所述的应用于无人机的快速定位系统，其特征在于：备用电源给卫星定位模块进行辅助供电，缓存区中星历数据保持有效，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
7.根据权利要求6所述应用于无人机的快速定位方法，其特征在于：所述中央处理器和/或卫星定位模块内具有用于存储星历数据的固态存储器，所述固态存储器与所述缓存区相通讯连接，
缓存区内星历数据更新时会同步传输至固态存储器，当缓存区内星历数据丢失时，固态存储器内所存储的星历数据会传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
8.根据权利要求6所述应用于无人机的快速定位方法，其特征在于：所述中央处理器与遥控端无线通讯相连，所述遥控端具有辅助卫星定位模块，
当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，中央处理器获得遥控端内辅助卫星定位模块的星历数据，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
9.根据权利要求6所述应用于无人机的快速定位方法，其特征在于：所述中央处理器与遥控端及云端无线通讯相连，所述遥控端与所述云端通讯相连，并且遥控端无线通讯连接通讯基站、WiFi基站中的至少一个，
当缓存区、固态存储器内星历数据均失效时，遥控端将通讯基站和/或WiFi基站的ID传输至云端，云端根据ID获得当前通讯基站和/或WiFi基站的星历数据并传输给遥控端，遥控端将星历数据传输至中央处理器，星历数据传输至缓存区，卫星定位模块根据缓存区中星历数据进行快速定位。
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