CN203786303U - 一种无线遥控的多传感器目标定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种无线遥控的多传感器目标定位装置。本装置由遥控模块、数据采集模块、处理模块和无线输出模块组成。遥控模块控制装置的数据采集、目标定位和数据输出。数据采集模块包含GPS接收机、激光测距机和电子罗盘，通过GPS接收机采集本装置所在的地理位置坐标、激光测距机采集目标物和本装置的距离、电子罗盘采集本装置与目标连线的方位角,数据采集模块完成对目标位置信息的多传感器采集。处理模块接收数据，运用一定的融合算法计算目标的纬度、经度。最后通过无线输出模块输出目标定位数据。本装置将多传感器融合引入到目标定位中，使目标定位更灵活方便，有效地解决GPS接收机不能直接到达的目标定位问题。

Description

一种无线遥控的多传感器目标定位装置

技术领域

本实用新型是一种无线遥控的多传感器目标定位装置，所涉及的技术属于空间定位技术领域。其采用GPS接收机、激光测距机和电子罗盘采集目标的位置数据，通过处理模块融合计算，获得较精确的目标纬度、经度，实现对目标的空间定位。

背景技术

目前目标定位技术主要应用于军事、航空航天、航海以及民用的汽车导航等领域。而随着科学技术的发展以及生活质量的不断高，人们对观察物体的具体信息包括地理坐标以及物体的运动状态等越来越感兴趣，因此，能实现这种功能的高科技产品，就越来越受到人们的关注和喜爱。并且目标定位技术从手段上看比较单一，主要有卫星定位、磁定位、声定位和光定位，各种定位方式各有优缺点，而基于多方式多传感器的融合的定位技术则可以在一定程度上取长补短。能遥控进行目标定位的装置将提供人们更加便捷的观察物体地理坐标或物体的运动状态。

发明内容

本实用新型是一种将GPS定位、激光测距、电子罗盘以及基于8051内核的F系列单片机相结合的无线遥控的目标定位装置。通过GPS接收机采集本装置所在的地理位置信息、激光测距机采集目标物和本装置的距离、电子罗盘采集本装置与目标连线的方位角和俯仰角。运用一定的融合算法计算目标的纬度、经度，通过无线方式输出目标定位数据。本装置将多传感器融合引入到目标定位中，使目标定位更灵活方便，有效地解决GPS接收机不能直接到达的目标定位问题。

系统结构

系统结构参见图1，本装置由遥控模块、数据采集模块、处理模块和无线输出模块组成。下面将对各模块进行介绍。

1、遥控模块

遥控模块由无线遥控器和无线接收器两部分构成，可以遥控数据采集、目标定位和数据输出。

2、数据采集模块

数据采集模块包含GPS接收机、激光测距机和电子罗盘。该模块通过GPS接收机采集本装置所在的地理位置信息、激光测距机采集目标物和本装置的距离、电子罗盘采集本装置与目标连线的方位角，完成对目标位置信息的多传感器采集。数据采集模块为处理模块提供目标定位运算的数据。

2.1 GPS接收机

    GPS接收机利用定位卫星发射的测距码和导航电文实现TOA测距，通过空间距离后方交会实现空间定位。在大多数应用场合能够满足高速运行的要求，并且在恶劣条件下也能进行精确定位。GPS接收机通过RS232接口输出NMEA-0183标准的导航信息，为处理模块提供一个基本的地理位置信息。

2.2 激光测距机

激光测距机是一种集光、机、电及激光为一体的新型光电观测产品。具有性能可靠、体积小、重量轻、测程远、精度高、耗电小等优点，可广泛应用于军事、工程施工等测量工作。

激光测距机在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离，通过SPI接口输出数据。

2.3 电子罗盘

电子罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法。三维电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场；倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号并进行软铁、硬铁补偿，通过UART接口输出数据。

3、处理模块

处理模块通过遥控模块接收控制指令，执行数据采集、目标定位和数据输出等功能。处理模块通过RS232接口接收GPS接收机输出的本装置所在的地理位置信息；通过SPI接口接收激光测距机输出的目标物和本装置的距离；通过UART接口接收电子罗盘提供的本装置与目标连线的方位角。运用一定的融合算法计算目标的纬度、经度。最后将目标定位结果通过RS232接口传输到无线输出模块。

4、无线输出模块

无线输出模块通过RS232接口获得处理模块发出的目标定位结果，通过ZigBee收发器提供对外无线数据接口。

本实用新型的有益效果：

1.装置将GPS定位、激光测距、电子罗盘以及单片机相结合，进行多传感器数据融合的目标定位，有效地解决GPS接收机不能直接到达的目标定位问题。

2.装置采用遥控模块，能方便快捷地控制对目标进行数据采集、目标定位和无线输出功能。

3.装置采用ZigBee无线方式提供对外无线数据接口，不受有线传输环境限制，方便地为应用系统提供目标定位数据。 

附图说明

图1是本实用新型在实施方式中硬件组成框图。

图2是本实用新型的位置坐标公式推导坐标图。

具体实施方式

本实用新型的MCU控制器采用的是C8051F12x系列的单片机，其部分端口是复用的，需要对端口进行交叉开关配置，把端口配置成所需功能的端口，本装置需要配置串口接口。单片机自带锁相环电路，可以方便的对时钟进行分倍频。程序要能稳定的运行需要对时钟进行配置，根据需要可以将时钟倍频到50MHz。 

对单片机进行了基本的配置后，就可以进行各分模块的初始化。GPS接收机和单片机之间通过RS232串口通信，所以要对单片机串口初始化。GPS接收机可以通过NEMA协议给MCU控制器提供本装置地理坐标信息（纬度、经度）。激光测距机和单片机之间通过SPI接口通信，给MCU控制器提供目标物和本装置的距离。电子罗盘和单片机通过UART接口通信，给MCU控制器提供本装置与目标连线的方位角。MCU控制器通过无线接收器接收遥控器发出的控制指令，完成数据采集、目标定位和数据输出等工作。无线输出模块通过RS232接口获得MCU控制器发出的目标定位结果，通过ZigBee收发器提供对外无线数据接口。

MCU控制器接收到数据后，经过公式运算即可得到目标位置信息，参见图2，公式如下：

    当θ<270°时，

Y₁=Y₀+SIN(270°-θ)L*ε₁

          X₁=X₀+COS(270°-θ)L*ε₂

当270°<θ<360°时，

Y₁=Y₀+SIN(630°-θ)L*ε₁

           X₁=X₀+COS(630°-θ)L*ε₂

      参见图2，公式中（X₀，Y₀）是本装置的地理坐标，（X₁，Y₁）是目标物的地理坐标，θ为本装置与目标连线的方位角，L是目标物和本装置的距离，ε₁和ε₂是地理坐标的度和米的转换系数。

通过上面公式运算得出的数据即目标位置信息，通过ZigBee收发器无线输出，提供应用接口。

Claims (4)

1.一种无线遥控的多传感器目标定位装置，其特征是：它由遥控模块、数据采集模块、处理模块和无线输出模块组成；其中：数据采集模块包含了GPS接收机、激光测距机和电子罗盘，处理模块可以接收遥控信号、进行SPI通讯、RS232通讯、运算以及数据无线传输处理。

2.按照权利要求1所述的一种无线遥控的多传感器目标定位装置，其特征是：具有无线遥控模块，遥控模块由遥控键盘和遥控接收两部分构成，可以遥控数据采集、目标定位和数据输出。

3.按照权利要求1所述的一种无线遥控的多传感器目标定位装置，其特征是：采用ZigBee模块实现无线数据输出。

4.按照权利要求1所述的一种无线遥控的多传感器目标定位装置，其特征是：能实时定位目标的纬度、经度，并通过无线方式提供数据输出接口。