CN205247213U - 使用在无人机上的高精度定位巡航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用在无人机上的高精度定位巡航系统，包括：机载部分和地面站部分，其特征在于，前述机载部分包括：差分GPS定位设备、高精度自驾仪和伺服控制机构，前述地面站部分包括：高精度定位基站、地面控制子系统和数据传输与显示子系统。本实用新型的有益之处在于：采用差分GPS技术，把无人机定位精度提升到了厘米级，使无人机可以在飞行过程中实时获知自身准确的空间位置，确保了无人机能够沿事先规划的路径飞行，从而达到了高精度定位巡航的效果。

Description

使用在无人机上的高精度定位巡航系统

技术领域

本实用新型涉及一种定位巡航系统，具体涉及一种使用在无人机上的高精度定位巡航系统，属于无人机导航领域。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机广泛应用于警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。从助力现代乡村到给力智慧城市，凡是需要空中解决方案的地方，都将有无人机的一席之地。随着无人机应用范围越来越广，作业区域越来越复杂，如何能够使无人机工作自主能力更高更强，使用更加便捷，是无人机技术发展的方向。

目前，利用GPS可以实时定位多旋翼无人机的位置，但其在很多方面的性能并不尽如人意，特别是GPS定位精度和定位效率。

一方面，GPS单点定位精度大致在20m左右，这并不能满足无人机沿预定航线定速巡航和定点悬停作业对定位导航精度的要求。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与无人机实际坐标是不一样的，存在误差。

另一方面，GPS卫星信号很容易受到建筑物的阻挡，这使得GPS接收机在峡谷等环境中经常由于可见卫星数目不足而不能完成定位。

无人机在飞行时，无论采用哪种飞行方式，都需要对飞机进行实时定位测量，定位信息是无人机自驾系统需要输入的重要信息，定位测量精确与否，直接关系到飞行品质，而对于全自主飞行模式而言，定位精准是完成任务与安全飞行的首要条件。

在低空、复杂地形飞行应用中，由于现有的卫星定位精度不够，无人机无法获知准确的位置信息，所以不能采用全自主的飞行方式，只能依靠地面操控人员手动操作无人机进行飞行作业。这样不仅受到通讯方式的限制无法实现远距离高精度飞行，而且需要经验丰富技术娴熟的地面操控人员，人工成本高、作业效率低，不足以满足无人机日益扩大的使用需求。

传统无人机无法实现高精度定位，因此只能实现在远离障碍物的高空进行自驾飞行，而在靠近障碍物的复杂飞行区域内，只能通过经验丰富的操控人员进行手动辅助飞行。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种使用在无人机上的高精度定位巡航系统，该定位巡航系统能够使无人机在飞行时定位精度达到厘米级，从而可实现无人机的高精度定位飞行作业。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种使用在无人机上的高精度定位巡航系统，包括：机载部分和地面站部分，其特征在于，

前述机载部分包括：差分GPS定位设备、高精度自驾仪和伺服控制机构，

前述差分GPS定位设备用于获得无人机的当前实时定位坐标数据，并通过数据接口直接将定位坐标数据实时的输入到高精度自驾仪中，

前述高精度自驾仪对获得的高精度定位坐标进行处理，得到无人机当前位置，再通过与预设航线对比运算，分析出无人机下一步控制指令，

前述伺服控制机构接收到无人机的控制指令后，按相应指令进行响应，通过改变各桨臂电机转速，进而控制无人机的姿态及飞行轨迹；

前述地面站部分包括：高精度定位基站、地面控制子系统和数据传输与显示子系统，

前述高精度定位基站与机载差分GPS定位设备配合工作，用于获取无人机当前高精度坐标，

前述地面控制子系统用来调试、控制无人机飞行，

前述数据传输与显示子系统用于负责地面站与无人机之间的数据交换。

前述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，前述差分GPS定位设备为微型的高精度差分GPS定位设备。

前述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，前述数据传输与显示子系统采用人机交互界面。

前述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，前述地面站部分还包括：手动遥感控制器。

本实用新型的有益之处在于：

(1)采用差分GPS技术，把无人机定位精度提升到了厘米级，使无人机可以在飞行过程中实时获知自身准确的空间位置，确保了无人机能够沿事先规划的路径飞行，从而达到了高精度定位巡航的效果；

(2)采用微型的差分式高精度GPS定位设备，其体积和重量是一般差分式高精度GPS定位设备的几十分之一，体积小、重量轻，适合装载在无人机等小型飞行器上使用。

附图说明

图1是本实用新型的高精度定位巡航系统的组成示意图；

图2是本实用新型的定位巡航系统其各组成机构之间的关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

参照图1和图2，本实用新型的高精度定位巡航系统，其使用在无人机上，包括两大部分：机载部分和地面站部分。

一、机载部分

机载部分包括：差分GPS定位设备、高精度自驾仪和伺服控制机构。

1、差分GPS定位设备

差分GPS定位设备集成在高精度自驾仪中，用于获得无人机的当前实时定位坐标数据，并通过数据接口直接将定位坐标数据实时的输入到高精度自驾仪中。

无人机在工作过程中会离开操控人员的视线进行远程作业，将差分GPS定位设备集成在高精度自驾仪中，使得无人机在飞行时定位精度达到了厘米级，无人机可以在飞行过程中实时获知自身准确的空间位置，确保了能够沿事先规划的路径飞行，从而可以实现无人机的高精度定位飞行作业。

差分GPS定位设备优选微型的高精度差分GPS定位设备，其体积较小，更适合无人机的轻量化要求。

依靠GPS定位是实时获取无人机位置的重要手段，通过应用微型的高精度差分GPS定位设备可以进一步提高定位精度，消除误差，使无人机能准确无误到达作业区域。

2、高精度自驾仪

高精度自驾仪对获得的高精度定位坐标进行处理，处理后得到无人机当前位置，再通过与预设航线对比运算，分析出无人机下一步控制指令。

3、伺服控制机构

伺服控制机构接收到无人机的控制指令后，会按相应指令进行响应，通过改变各桨臂电机转速，进而控制无人机的姿态及飞行轨迹。

二、地面站部分

地面站部分包括：高精度定位基站、地面控制子系统和数据传输与显示子系统。

1、高精度定位基站

高精度定位基站是与机载差分GPS定位设备配套使用的，二者配合工作，可以获取无人机当前高精度坐标。

2、地面控制子系统

地面控制子系统即无人机地面控制子系统，其主要用来调试、控制无人机飞行。

3、数据传输与显示子系统

数据传输与显示子系统用于负责地面站与无人机之间的数据交换。

数据传输与显示子系统优选采用人机交互界面，这样更方便观察无人机实时信息及远程控制。

此外，地面站部分还包括：手动遥感控制器。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.使用在无人机上的高精度定位巡航系统，包括：机载部分和地面站部分，其特征在于，

所述机载部分包括：差分GPS定位设备、高精度自驾仪和伺服控制机构，

所述差分GPS定位设备用于获得无人机的当前实时定位坐标数据，并通过数据接口直接将定位坐标数据实时的输入到高精度自驾仪中，

所述高精度自驾仪对获得的高精度定位坐标进行处理，得到无人机当前位置，再通过与预设航线对比运算，分析出无人机下一步控制指令，

所述伺服控制机构接收到无人机的控制指令后，按相应指令进行响应，通过改变各桨臂电机转速，进而控制无人机的姿态及飞行轨迹；

所述地面站部分包括：高精度定位基站、地面控制子系统和数据传输与显示子系统，

所述高精度定位基站与机载差分GPS定位设备配合工作，用于获取无人机当前高精度坐标，

所述地面控制子系统用来调试、控制无人机飞行，

所述数据传输与显示子系统用于负责地面站与无人机之间的数据交换。

2.根据权利要求1所述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，所述差分GPS定位设备为微型的高精度差分GPS定位设备。

3.根据权利要求1所述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，所述数据传输与显示子系统采用人机交互界面。

4.根据权利要求1、2或3所述的使用在无人机上的高精度定位巡航系统，其特征在于，所述地面站部分还包括：手动遥感控制器。