CN111983645A - 一种无人机的查找定位装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无人机的查找定位装置及系统，其中，无人机的查找定位装置，设置于无人机本体，包括：第一北斗模块、树莓派、第一无线通信模块、第一GPS模块和外壳；第一GPS模块采集第一无人机位置坐标并发送至树莓派，树莓派发送第一无人机位置坐标至所述第一北斗模块；第一北斗模块根据第一北斗模块采集第二无人机位置坐标，并将第二无人机位置坐标发送至树莓派；树莓派存储第二无人机位置坐标并将第二无人机位置坐标通过第一无线通信模块发送至地端装置；外壳可容纳第一北斗模块、树莓派、第一GPS模块以及第一无线通信模块，并与无人机本体固定连接。本发明实施例提供的方案，实现无人机在丢失情况下的快速精准地定位和查找。

Description

一种无人机的查找定位装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机的查找定位装置及系统。

背景技术

近年来无人机被广泛运用于电网输电线路巡检，无人机巡检的主要功能是替代工作人员完成脏累差的信息采集工作。例如，替代工作人员到需要的地方(预先设定好的坐标点)去采集需要的信息(如故障点)，进而快速、准确地传达给地面工作人员，供他们作分析、判断、制定解决方案，减少工作人员劳动强度，提高电力巡检工作效率和安全性。

由于无人机自身的产品质量、天气、操控人员的操控水平以及部分空中区域的管制等因素，易造成无人机失控坠毁。目前，无人机坠毁找寻主要方法是通过无人机失控前最后的位置信息大范围搜寻。

但是上述方法定位精确度极低、极耗人力、在荒郊野外搜寻对人身安全也不利，而且还不一定能够搜寻到无人机。上述无人机搜寻方法搜寻效率极低，并容易发生安全隐患，经济损失较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种无人机的查找定位装置及系统，以实现无人机在丢失情况下的快速精准地定位和查找。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机的查找定位装置，设置于无人机本体，包括：第一北斗模块、树莓派、第一无线通信模块、第一GPS模块和外壳；

所述第一GPS模块与所述树莓派电连接，用于采集第一无人机位置坐标，并将所述第一无人机位置坐标发送至所述树莓派；所述树莓派与所述第一北斗模块电连接，用于将所述第一无人机位置坐标发送至所述第一北斗模块；所述第一北斗模块用于根据所述第一无人机位置坐标对所述无人机进行定位，获取第二无人机位置坐标，并将所述第二无人机位置坐标发送至所述树莓派；

所述树莓派与所述第一无线通信模块电连接，用于实时存储所述第二无人机位置坐标并将所述第二无人机位置坐标输出至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块用于将所述第二无人机位置坐标发送至地端装置；

所述外壳用于容纳所述第一北斗模块、树莓派、第一GPS模块以及第一无线通信模块，并与所述无人机本体固定连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机的查找定位系统，包括本发明任意实施例所述的无人机的查找定位装置，还包括：地端装置；

所述地端装置包括第二北斗模块、第二GPS模块、平板电脑和第二无线通信模块；

所述第二GPS模块与所述平板电脑电连接，用于获取第一地端装置位置坐标，并将所述第一地端装置位置坐标发送至所述平板电脑；所述平板电脑与所述第二北斗模块电连接，用于将所述第一地端装置位置坐标发送至所述第二北斗模块；所述第二北斗模块用于根据所述第一地端装置位置坐标对所述地端装置进行定位，获取第二地端装置位置坐标，并将所述第二地端装置位置坐标发送至所述平板电脑；第二无线通信模块与所述平板电脑电连接，用于接收第二无人机位置坐标并将所述第二无人机位置坐标发送至所述平板电脑；

所述平板电脑用于通过预加载的离线地图实时展示所述第二无人机位置坐标和所述第二地端装置位置坐标之间的相对位置。

本发明实施例提供的技术方案，设置无人机的查找定位装置在无人机本体上，无人机的查找定位装置包括外壳容纳的第一北斗模块、第一GPS模块、树莓派和第一无线通信模块，外壳与无人机本体固定连接，第一GPS模块能够实时采集第一无人机位置坐标，第一北斗模块能够根据第一无人机位置坐标进一步定位更为精准的第二无人机位置坐标，并发送至树莓派，树莓派对第二无人机位置坐标实时存储，并将第二无人机位置坐标通过第一无线通信模块发送至地端装置，使得人员能够通过地端装置实时获取第二无人机位置坐标，并能够根据实时更新的第二无人机位置坐标及时锁定无人机的位置，则即使无人机坠毁或失效，无人机的查找定位装置均能够一直反馈第二无人机位置坐标至工作人员，能够有效在无人机失控时即使锁定无人机的精确位置，高效、快速且安全的找到无人机，节省人力和物力，挽回经济损失。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种无人机的查找定位装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的另一种无人机的查找定位装置的结构框图；

图3是本发明实施例提供的一种无人机的查找定位系统的结构框图；

图4是本发明实施例提供的另一种无人机的查找定位系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

本发明实施例一提供一种无人机的查找定位装置，设置于无人机本体上，图1是本发明实施例提供的一种无人机的查找定位装置的结构框图。如图1所示，所述无人机的查找定位装置1包括：第一GPS模块10、第一北斗模块11、树莓派12、第一无线通信模块13和外壳14；其中：

第一GPS模块10与树莓派12电连接，用于采集第一无人机位置坐标，并将第一无人机位置坐标发送至树莓派12，树莓派12与第一北斗模块11电连接，用于将第一无人机位置坐标发送至第一北斗模块11；第一北斗模块11用于根据第一无人机位置坐标对无人机进行定位，获取第二无人机位置坐标，并将第二无人机位置坐标发送至树莓派12；树莓派12与第一无线通信模块13电连接，用于实时存储第二无人机位置坐标并将第二无人机位置坐标输出至第一无线通信模块13；第一无线通信模块13用于将第二无人机位置坐标发送至地端装置；外壳14用于容纳第一GPS模块10、第一北斗模块11、树莓派12以及第一无线通信模块13，并与无人机本体固定连接。

第一GPS模块10能够实时采集无人机的位置坐标，也即，第一GPS模块10能够采集第一无人机位置坐标，以对无人机进行定位，第一北斗模块11同样能够实时采集无人机的位置坐标，也即，第一北斗模块11能够采集第二无人机位置坐标。本实施例中，第一GPS模块10和第一北斗模块11均能够对无人机进行定位，北斗模块的定位精度要大于GPS模块的定位精度，但是GPS模块的覆盖率要大于北斗模块的覆盖率，所以本实施例通过第一GPS模块10获取大致定位，也即，第一无人机位置坐标。此后，可根据第一无人机位置坐标划定的范围，控制第一北斗模块11对无人机进行进一步精准定位，也即，第二无人机位置坐标，从而实现对无人机的快速定位。

本实施中第一GPS模块10和第一北斗模块11跟随外壳14贴附在无人机本体上，从而其采集的位置坐标可代表无人机的实际位置。树莓派12预装了LIUNX系统，是一种微型电脑，其尺寸仅有信用卡大小。因其体积、重量均较小，便于携带，不会给无人机造成负担，则可通过树莓派12作为无人机的查找定位装置的核心控制器，进行数据处理，在第一GPS模块10实时将第一无人机位置坐标发送至树莓派12时，树莓派12可将上述第一无人机位置坐标发送至第一GPS模块10，第一GPS模块10根据第一无人机位置坐标划定的范围，对无人机进行精准的定位，从而获取无人机的第二无人机位置坐标，至此获取无人机的精准定位。本实施采用第一GPS模块10初级定位和第一北斗模块11精准定位的两级定位的方式，实现对无人机的精准定位，便于快速对坠毁无人机的位置进行锁定。

可选的，第一北斗模块11具体用于获取以第一无人机位置坐标为中心，以第一设定阈值为半径的第一区域，并在第一区域内重新定位获取第二无人机位置坐标。第一GPS模块10可获取一个精度较低的第一无人机位置坐标，获取无人机的大致位置，第一北斗模块11可根据第一无人机位置坐标在第一无人机位置坐标的周围再次进行精准定位，实现精准定位，通过第一GPS模块10和第一北斗模块11的相互配合，实现无人机的快速定位。具体的，第一北斗模块11可在以第一无人机位置坐标为中心，以第一设定阈值为半径的第一区域内进行精准定位，获取第二无人机位置坐标。可选的，上述第一设定阈值可根据第一GPS模块10的定位精度进行设置，例如，若第一GPS模块10的定位精度为7～8米，则上述第一设定阈值可选取为7～8米，本实施第一设定阈值的范围不进行具体限定，本实施例中第一GPS模块10能够快速锁定无人机的大致范围，也即第一区域，第一北斗模块11则可在第一区域内进行定位查找，降低了第一北斗模块11的定位时间，实现无人机的快速定位。

树莓派12实时对上述第二无人机位置坐标进行存储，并发送该第二无人机位置坐标至第一无线通信模块13，使得第一无线通信模块13能够将第二无人机位置坐标发送至后端的地端装置。使得地端的人员能够及时获取第二无人机位置坐标，而不受无人机是否发生故障的影响。及时无人机失效脱离人员控制，人员依然能够由无人机的查找定位装置获取无人机的具体位置，而不需要在某个较大范围内去搜寻丢失的无人机，节省人力和物力，提高无人机的搜寻效率，并保证能够找到丢失的无人机，挽回经济损失。可选的，树莓派12可每隔预设时间通过第一无线通信模块13向地端装置发送一次第二无人机位置坐标，在保证人员能够获取精确地第二无人机位置坐标的前提下，进一步节约无人机的查找定位装置的功耗，提高无人机的查找定位装置的续航能力。

继续参考图1，可选的，无人机的查找定位装置还可以包括黏胶15；黏胶15设置于外壳14的外侧，用于将外壳14与无人机本体固定连接，从而实现无人机的查找定位装置1与无人机之间的固定连接。并且当无人机本体损坏时，容易通过溶剂将无人机的查找定位装置1拆下，应用于其他无人机，以对其他无人机实现定位。可选的，黏胶15可以为粘性较高的胶材，示例性的，黏胶15可采用3M双面黏胶，从而将外壳14牢固粘附在无人机本体上。

可选的，第一北斗模块11和第一GPS模块10均通过串口(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)转通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)的接口与树莓派12电连接；第一无线通信模块13通过UART转USB接口与树莓派12电连接。本实施例通过UART转USB接口实现第一北斗模块11和树莓派12之间的连接，并实现第一无线通信模块13和树莓派12之间的连接，有效避免第一北斗模块11和树莓派12之间，以及第一无线通信模块13和树莓派12之间无法传输数据信号的问题。

可选的，本实施例中，外壳14的材料为含铝的轻金属材料。为避免给无人机带来较大的负担，外壳14在保证强度的同时，需要具有尽可能小的重量。本实施例可采用含有铝的轻金属材料，此外，外壳14还可以包含其他轻金属材料，例如镁、钛或者包含铝、镁、钛的合金，本实施例对外壳14的具体材料不进行限定。

本发明实施例提供的一种无人机的查找定位装置，设置无人机的查找定位装置在无人机本体上，无人机的查找定位装置包括外壳容纳的第一北斗模块、第一GPS模块、树莓派和第一无线通信模块，外壳与无人机本体固定连接，第一GPS模块能够实时采集第一无人机位置坐标，第一北斗模块能够根据第一无人机位置坐标进一步定位更为精准的第二无人机位置坐标，并发送至树莓派，树莓派对第二无人机位置坐标实时存储，并将第二无人机位置坐标通过第一无线通信模块发送至地端装置，使得人员能够通过地端装置实时获取第二无人机位置坐标，并能够根据实时更新的第二无人机位置坐标及时锁定无人机的位置，则即使无人机坠毁或失效，无人机的查找定位装置均能够一直反馈第二无人机位置坐标至工作人员，能够有效在无人机失控时即使锁定无人机的精确位置，高效、快速且安全的找到无人机，节省人力和物力，挽回经济损失。

实施例二

本发明实施例二在实施例一的基础上，进一步为无人机的查找定位装置增设第一双模天线、指示灯等模块，参考图2，图2是本发明实施例提供的另一种无人机的查找定位装置的结构框图。

本实施例中，无人机的查找定位装置包括：第一北斗模块11、树莓派12、第一无线通信模块13和外壳14，此三个部分的连接关系和相关功能参见本发明实施例一。

具体的，无人机的查找定位装置还可以包括：第一双模天线16，固定于外壳14的外侧；第一双模天线16分别与第一北斗模块11和第一无线通信模块13电连接。第一双模天线16与第一北斗模块11电连接，便于第一北斗模块11获取北斗卫星信号，同理，第一双模天线16能够便于第一无线通信模块13收发信号，使得第二无人机位置坐标能够快速发出至地端装置。

可选的，第一双模天线16可以为采用433MHz频段和1561MHz频段封装的圆形天线；第一无线通信模块13为433M无线模块。433M无线模块可收发频段在433MHz的信号，将第一双模天线16采用433MHz频段和1561MHz两个频段，使得第一无线通信模块13和第一双模天线16的频段相匹配。

可选的，继续参考图2，第一双模天线16通过螺栓固定在外壳14的外侧，便于第一无线通信模块13的第二无人机位置坐标的发出，便于第一双模天线16获取第二无人机位置坐标。

可选的，继续参考图2，无人机的查找定位装置还可以包括：指示灯17和锂电池18；指示灯17和锂电池18均设置于外壳14内部；指示灯17与树莓派12电连接，用于在环境亮度低于设定阈值时闪烁发光；锂电池18与树莓派12电连接，用于为树莓派12提供电源。

无人机失控或坠毁的时间可能为晚上，或者无人机坠入的区域环境亮度较低，人员在搜寻无人机可能存在困难，本实施例无人机的查找定位装置设置有指示灯17，当环境亮度低于设定阈值时，树莓派12触发指示灯17进行闪烁，便于人员及时找到无人机。

此外，无人机的查找定位装置还可以包括锂电池18，能够为树莓派12提供电源。可选的，锂电池18可采用额定电压3.7V 70AH锂电池升压至5V输出，锂电池18与树莓派12电源口电连接。

本实施例提供的无人机的查找定位装置，在实施例一的基础上，增设了第一双模天线，便于第一北斗模块快速采集到第二无人机位置坐标，便于第一无线通信模块快速发出第二无人机位置坐标，便于人员及时获取第二无人机位置坐标的更新。此外，无人机的查找定位装置还可以设置有指示灯17，从而在光线较差的环境中或夜间引导人员找到无人机。

实施例三

参考图3，图3是本发明实施例提供的一种无人机的查找定位系统的结构框图。本发明实施例提供的无人机的查找定位系统包括上述任意实施例提供的无人机的查找定位装置1，还包括地端装置2；

地端装置2包括第二GPS模块20、第二北斗模块21、平板电脑22和第二无线通信模块23；

第二GPS模块20与平板电脑22电连接，用于获取第一地端装置位置坐标，并将第一地端装置位置坐标发送至平板电脑22；平板电脑22与第二北斗模块21电连接，用于将第一地端装置位置坐标发送至第二北斗模块21；第二北斗模块21用于获取第二地端装置位置坐标，并将第二地端装置位置坐标发送至平板电脑22；第二无线通信模块23与平板电脑22电连接，用于接收第二无人机位置坐标并将第二无人机位置坐标发送至平板电脑22；

平板电脑22用于通过预加载的离线地图实时展示第二无人机位置坐标和第二地端装置位置坐标之间的相对位置。

同理，第二GPS模块20可获取一个精度较低的第一地端装置位置坐标，获取地端装置2的大致位置，第二北斗模块21可根据第一地端装置位置坐标在第一地端装置位置坐标的周围再次进行精准定位，实现精准定位，通过第二GPS模块20和第二北斗模块21的相互配合，实现无人机的快速定位。具体的，第二北斗模块21可在以第一地端装置位置坐标为中心，以第二设定阈值为半径的第二区域内进行精准定位，获取第二地端装置位置坐标。本实施例中第二GPS模块20能够快速锁定地端装置2的大致范围，也即第二区域，第二北斗模块21则可在第二区域内进行定位查找，降低了第二北斗模块21的定位时间，实现地端装置2的快速定位。

第二无线通信模块23与无人机的查找定位装置1中的第一无线通信模块电连接，能够接收第一无线通信模块发送的第二无人机位置坐标，第二北斗模块21能够测量地端装置2所在的第二地端装置位置坐标，平板电脑22分别与第二北斗模块21和第二无线通信模块23电连接，从而能够同时获取第二无人机位置坐标和第二地端装置位置坐标。平板电脑22内下载有离线地图，平板电脑22用于将第二无人机位置坐标和第二地端装置位置坐标展现并标注在上述离线地图上，则人员可实时观测到无人机与地端装置之间的相对位置，便于找到丢失的无人机。此外，若坠落的无人机所处位置较为复杂，可携带地端装置2进行搜寻，实时获取人员搜寻位置相对于无人机的位置，进一步加快搜寻效率。

可选的，第二北斗模块21和第二GPS模块20通过UART转USB接口与平板电脑22电连接；第二无线通信模块23通过UART转USB接口与平板电脑22电连接。

本发明实施例提供的一种无人机的查找定位系统，包括作为前端的无人机的查找定位装置，无人机的查找定位装置设置的第一北斗模块和第一GPS模块能够实时定位出第二无人机位置坐标，并且无人机的查找定位装置可将第二无人机位置坐标发送至作为后端的地端装置，具体的，地端装置的第二无线通信模块与无人机的查找定位装置的第一无线通信模块建立通讯，并接收第二无人机位置坐标，并且地端装置可通过第二北斗模块获取第二地端装置位置坐标，并且平板电脑预加载了离线地图，并可将第二无人机位置坐标和第二地端装置位置坐标分别放入上述离线地图，便于人员更加精准的了解无人机与地端装置的相对位置，示例性的，人员可携带地端装置找寻无人机，从而加快无人机的找寻速度。本实施例通过无人机的查找定位装置和地端装置的配合，够有效在无人机失控时即使锁定无人机的精确位置，高效、快速且安全的找到无人机，节省人力和物力，挽回经济损失。

在上述实施例的基础上，可选的，参考图4，图4是本发明实施例提供的另一种无人机的查找定位系统的结构框图，无人机的查找定位系统还可以包括：第二双模天线24；第二双模天线24分别与第二北斗模块21和第二无线通信模块23电连接。便于第二北斗模块21快速采集到第二地端装置位置坐标，便于第二无线通信模块23快速接收到第二无人机位置坐标，便于人员及时获取更新的第二无人机位置坐标以及第二地端装置位置坐标。具体的，在第一无线通信模块和第二无线通信模块23之间进行通信时，第一无线通信模块通过第一双模天线发送第二无人机位置坐标至第二双模天线24，第二双模天线24将第二无人机位置坐标发送至第二无线通信模块23。

可选的，第二双模天线24可以为采用433MHz频段和1561MHz频段封装的圆形天线；第二无线通信模块23为433M无线模块，实现第二双模天线24和第二无线通信模块23相匹配，并使得第二双模天线24与第一双模天线相匹配，便于进行信号传输。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种无人机的查找定位装置，其特征在于，设置于无人机本体，包括：第一北斗模块、树莓派、第一无线通信模块、第一GPS模块和外壳；

所述第一GPS模块与所述树莓派电连接，用于采集第一无人机位置坐标，并将所述第一无人机位置坐标发送至所述树莓派；所述树莓派与所述第一北斗模块电连接，用于将所述第一无人机位置坐标发送至所述第一北斗模块；所述第一北斗模块用于根据所述第一无人机位置坐标对所述无人机进行定位，获取第二无人机位置坐标，并将所述第二无人机位置坐标发送至所述树莓派；

所述树莓派与所述第一无线通信模块电连接，用于实时存储所述第二无人机位置坐标并将所述第二无人机位置坐标输出至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块用于将所述第二无人机位置坐标发送至地端装置；

所述外壳用于容纳所述第一北斗模块、树莓派、第一GPS模块以及第一无线通信模块，并与所述无人机本体固定连接。

2.根据权利要求1所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，所述第一北斗模块具体用于获取以第一无人机位置坐标为中心，以第一设定阈值为半径的第一区域，并在所述第一区域内重新定位获取所述第二无人机位置坐标。

3.根据权利要求1所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，还包括：黏胶；所述黏胶设置于所述外壳的外侧，用于将所述外壳与所述无人机本体固定连接。

4.根据权利要求1所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，还包括：第一双模天线，固定于所述外壳的外侧；所述第一双模天线分别与所述第一北斗模块和所述第一无线通信模块电连接；

所述第一双模天线为采用433MHz频段和1561MHz频段封装的圆形天线；所述第一无线通信模块为433M无线模块。

5.根据权利要求4所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，所述第一双模天线通过螺栓固定在所述外壳的外侧。

6.根据权利要求1所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，

所述第一北斗模块和所述第一GPS模块均通过UART转USB接口与所述树莓派电连接；

所述第一无线通信模块通过UART转USB接口与所述树莓派电连接。

7.根据权利要求1所述的无人机的查找定位装置，其特征在于，还包括：指示灯和锂电池；所述指示灯和所述锂电池均设置于所述外壳内部；

所述指示灯与所述树莓派电连接，用于在环境亮度低于设定阈值时闪烁发光；

所述锂电池与所述树莓派电连接，用于为所述树莓派提供电源。

8.一种无人机的查找定位系统，其特征在于，包括上述权利要求1-7任一项所述的无人机的查找定位装置，还包括：地端装置；

所述地端装置包括第二北斗模块、第二GPS模块、平板电脑和第二无线通信模块；

所述第二GPS模块与所述平板电脑电连接，用于获取第一地端装置位置坐标，并将所述第一地端装置位置坐标发送至所述平板电脑；所述平板电脑与所述第二北斗模块电连接，用于将所述第一地端装置位置坐标发送至所述第二北斗模块；所述第二北斗模块用于根据所述第一地端装置位置坐标对所述地端装置进行定位，获取第二地端装置位置坐标，并将所述第二地端装置位置坐标发送至所述平板电脑；第二无线通信模块与所述平板电脑电连接，用于接收第二无人机位置坐标并将所述第二无人机位置坐标发送至所述平板电脑；

所述平板电脑用于通过预加载的离线地图实时展示所述第二无人机位置坐标和所述第二地端装置位置坐标之间的相对位置。

9.根据权利要求8所述的无人机的查找定位系统，其特征在于，所述第二北斗模块具体用于获取以第一地端装置位置坐标为中心，以第一设定阈值为半径的第一区域，并在所述第一区域内重新定位获取所述第二地端装置位置坐标。

10.根据权利要求8所述的无人机的查找定位系统，其特征在于，还包括：第二双模天线；所述第二双模天线分别与所述第二北斗模块和所述第二无线通信模块电连接。

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