CN207502733U - 无人机机载多模着陆引导模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机机载多模着陆引导模块，属于无人机飞行导航技术领域，适用于垂直起降型无人机。包括机载摄像头、无线电测向干涉仪、机载解算模块、卫星定位模块、通信模块。本模块利用无线电测向、视觉引导、卫星定位及数据融合，引导无人机自动着陆于指定停机位。提高无人机自主着陆的精度和可靠性，减少了盲降的风险，具有良好的抗干扰性。可用于在固定平台和移动平台上的无人机着陆引导。

Description

无人机机载多模着陆引导模块

技术领域

本实用新型涉及一种无人机机载着陆引导模块，具体地涉及一种应用多模导航的无人机机载着陆引导模块。属于无人机飞行导航技术领域。

背景技术

无人机(Unmanned aerial vehicle)与载人飞机相比，具有重量轻、人员伤亡风险小、机动性好、机舱设计简单等特点，除了在军事上的应用前景，其在民用领域也逐渐显露头角。无人机导航技术主要包括惯性导航、雷达导航、GPS导航、微波导航和视觉导航等。其中，随着计算机视觉和图像采集技术、光学测量技术、高速实时处理及存储技术的发展，基于视觉信息的导航技术近年成为研究热点，并具有设备简单、功耗低、体积小、自主无源等优点，并且不依赖地面和空中的导航设备，尤其是不受制于GPS限制(GPS导航系统利用导航卫星进行导航定位，存在信号易受干扰、分辨精度和技术垄断等问题)。在电子对抗方面具有较大优势。

传统的导航系统中一般使用惯导系统、GPS系统以及复合其他系统完成导航。而惯导系统中惯性器件具有累积误差，且对初始值过于敏感；GPS系统中GPS信号并不是总是可获取的(如指定着陆地点位于狭窄的楼宇之间、丛林、狭小空间或其他容易造成GPS遮挡的位置)，并且即使GPS信号是可以获取，其精度往往不能总是满足无人机导航的需要，尤其是精准着陆的需要。因此多种导航技术结合的模式将是未来发展的方向。着陆导航是无人机飞行中的重要阶段，因进场着陆受飞行高度、气象和地理环境等诸多因素的影响，精确可靠自动化的助降方法成为无人机技术中的关键研究内容之一。在无人机导航中着陆导航尤为重要，对无人机回收以及与地面作业衔接都具有重大的意义。无人机着陆是一个需要精准精确控制的过程，而自主着陆技术可以使这一过程自动完成。无人机自主着陆是指无人机依赖机载的导航设备和飞行控制系统来进行定位导航并最终控制无人机降落至指定地点的过程。

随着各类应用场合对运动载体导航定位精度要求的提高，单一的导航系统己经难以满足需求。所以需要一种可靠的方法将多种导航系统组合在一起，实现多种信息源的融合互补，以提高导航系统的整体精度和可靠性。

多模复合信息融合定位与导航技术实质上是一种多传感器组合导航系统。多种传感器可以获得多种信息源，信息融合技术将这些冗余测量信息进行有机地信息融合，在一定准则下进行自动检测、相关、分析、组合和估计，以获得单个传感器无法获得的有价值的精准定位信息，从而获得高精度、高可靠性的定位与导航信息。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型构建一种无人机机载多模着陆引导模块，利用无线电测向、视觉引导、卫星定位及数据融合，引导无人机自动着陆于指定停机位。

一种无人机机载多模着陆引导模块，包括机载摄像头、无线电测向干涉仪、机载解算模块、卫星定位模块、通信模块；所述无人机是垂直起降型无人机；

机载摄像头、无线电测向干涉仪、卫星定位模块分别与机载解算模块相连，机载解算模块与通信模块相连，其中，

机载摄像头固定在无人机上，且其光轴保持下视，用于拍摄着陆地点及其附近图像；

无线电测向干涉仪，用于接收和检测无线电信标信号及其强度，并发送给机载解算模块；

卫星定位模块用于获得无人机当前的位置信息；

通信模块用于与无人机飞行控制系统、无人机地面遥控系统及着陆地点进行数据交换；

机载解算模块，用于根据无线电测向干涉仪检测到的无线电信标信号及其强度、机载摄像头拍摄的图像、目标着陆地点的卫星定位数据、无人机当前位置的卫星定位数据进行数据融合计算，生成朝向目标着陆地点的飞行路线；并将该路线经通信模块发送给无人机飞行控制系统；

机载解算模块包括依次连接的差分缓冲放大器、ADC、光电隔离器，还包括恒流源和比较器；比较器启动恒流源给机载摄像头、无线电测向干涉仪供电；

机载解算模块还包括信号处理单元、FPGA、FLASH、PROM、数据压缩和存储模块，所述信号处理单元与FPGA、FLASH分别相连，FPGA还与数据压缩和存储模块、光电隔离器、卫星定位模块、无线电测向干涉仪相连；其中FPGA用于完成数据的AD采集和数据缓存，并为机载摄像头、卫星定位模块、无线电测向干涉仪、通信模块、ADC和信号处理单元读写提供时序和逻辑控制；信号处理单元用于完成数据融合计算；PROM是FPGA程序存储器；数据压缩和存储模块用于对FPGA采集的数据进行压缩和存储。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：采用模块化设计，在具有特定的独立功能和结构的同时，具有一定的通用性，实现多种信息源的融合互补，不仅能够弥补惯性导航、GPS导航的缺陷，提高无人机自主着陆的精度和可靠性，减少了盲降的风险，具有良好的抗干扰性。可用于在固定平台和移动平台上的无人机着陆引导。

附图说明

图1是本实用新型构成示意图；

图2是本实用新型结构图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明，同时也叙述了本实用新型技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

下面结合实施例对本实用新型所述一种无人机机载多模着陆引导模块，包括机载摄像头、无线电测向干涉仪、机载解算模块、卫星定位模块、通信模块；见图1和图2；

机载摄像头、无线电测向干涉仪、卫星定位模块分别与机载解算模块相连，机载解算模块与通信模块相连，其中，

机载摄像头固定在无人机上，且其光轴保持下视，用于拍摄着陆地点及其附近图像；

无线电测向干涉仪，用于接收和检测无线电信标信号及其强度，并发送给机载解算模块；

卫星定位模块用于获得无人机当前的位置信息；

通信模块用于与无人机飞行控制系统、无人机地面遥控系统及着陆地点进行数据交换；

机载解算模块，见图2，用于根据无线电测向干涉仪检测到的无线电信标信号及其强度、机载摄像头拍摄的图像、目标着陆地点的卫星定位数据、无人机当前位置的卫星定位数据进行数据融合计算，生成朝向目标着陆地点的飞行路线；并将该路线经通信模块发送给无人机飞行控制系统；

机载解算模块包括依次连接的差分缓冲放大器、ADC、光电隔离器，还包括恒流源和比较器；比较器启动恒流源给机载摄像头、无线电测向干涉仪供电；

机载解算模块还包括信号处理单元、FPGA、FLASH、PROM、数据压缩和存储模块，所述信号处理单元与FPGA、FLASH分别相连，FPGA还与数据压缩和存储模块、光电隔离器、卫星定位模块、无线电测向干涉仪相连；其中FPGA用于完成数据的AD采集和数据缓存，并为机载摄像头、卫星定位模块、无线电测向干涉仪、通信模块、ADC和信号处理单元读写提供时序和逻辑控制；信号处理单元用于完成数据融合计算；PROM是FPGA程序存储器；数据压缩和存储模块用于对FPGA采集的数据进行压缩和存储。

通信模块与无人机飞行控制系统之间采用全双工RS422协议并经光电隔离进行连接。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换和替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种无人机机载多模着陆引导模块，其特征在于，包括机载摄像头、无线电测向干涉仪、机载解算模块、卫星定位模块、通信模块；

机载摄像头、无线电测向干涉仪、卫星定位模块分别与机载解算模块相连，机载解算模块与通信模块相连，其中，

机载摄像头固定在无人机上，且其光轴保持下视，用于拍摄着陆地点及其附近图像；

无线电测向干涉仪，用于接收和检测无线电信标信号及其强度，并发送给机载解算模块；

卫星定位模块用于获得无人机当前的位置信息；

通信模块用于与无人机飞行控制系统、无人机地面遥控系统及着陆地点进行数据交换；

机载解算模块，用于根据无线电测向干涉仪检测到的无线电信标信号及其强度、机载摄像头拍摄的图像、目标着陆地点的卫星定位数据、无人机当前位置的卫星定位数据进行数据融合计算，生成朝向目标着陆地点的飞行路线；并将该路线经通信模块发送给无人机飞行控制系统；

机载解算模块包括依次连接的差分缓冲放大器、ADC、光电隔离器，还包括恒流源和比较器；比较器启动恒流源给机载摄像头、无线电测向干涉仪供电；

机载解算模块还包括信号处理单元、FPGA、FLASH、PROM、数据压缩和存储模块，所述信号处理单元与FPGA、FLASH分别相连，FPGA还与数据压缩和存储模块、光电隔离器、卫星定位模块、无线电测向干涉仪相连；其中FPGA用于完成数据的AD采集和数据缓存，并为机载摄像头、卫星定位模块、无线电测向干涉仪、通信模块、ADC和信号处理单元读写提供时序和逻辑控制；信号处理单元用于完成数据融合计算；PROM是FPGA程序存储器；数据压缩和存储模块用于对FPGA采集的数据进行压缩和存储。

2.根据权利要求1所述的一种无人机机载多模着陆引导模块，其特征在于，通信模块与无人机飞行控制系统之间采用全双工RS422协议并经光电隔离进行连接。