CN211529002U - 双天线gps无人机及应用其的无人机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了双天线GPS无人机，包括：机体，设置有第一GPS天线以及第二GPS天线；GPS数据接收模块，设置在所述机体上，所述GPS数据接收模块分别于所述第一GPS天线以及所述第二GPS天线连接；飞行控制模块，设置在所述机体上，飞行控制模块包括有电子磁罗盘，所述飞行控制模块与所述GPS数据接收模块连接。通过第一GPS天线以及第二GPS天线分别接收GPS数据，两份GPS数据经飞行控制模块进行载波相位差分快速计算，得到第一GPS天线与第二GPS天线的坐标位置信息，根据第一GPS天线与第二GPS天线在机体上的位置，结合坐标位置信息实现无人机航向的确定。同时第一GPS天线以及第二GPS天线结合电子磁罗盘，有利于进一步提高自主航线跟踪飞行的精度，提升可靠性。

Description

双天线GPS无人机及应用其的无人机系统

技术领域

本实用新型涉及飞行器领域，尤其涉及无人机。

背景技术

伴随着无人机在各行业中应用的快速发展，例如农业、航测航拍、电力巡检、气象监测等领域中，最初的人工遥控操作方式已经无法满足日益复杂的无人机应用场景的需要。从自动设计无人机飞行航线，到无人机自动跟踪航线飞行的的操控方式，已经成为无人机行业应用过程中的必备要素。

但是，要保证良好的航线跟踪飞行效果，不但需要无人机有良好的位置测量，还需要无人机有准确的航向测量。目前的无人机系统大多采用机载的电子磁罗盘模块，通过测量机体与大地磁场的相对角度，来确定无人机的航向。但是电子磁罗盘模块的测量数据很容易受到环境因素的干扰，例如，钢铁建筑、矿山、高压电线等周边地点，导致无人机航向测量产生误差，造成无人机飞偏，飞丟的损失。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供双天线GPS无人机及应用其的无人机系统，其能够各种环境下精准确定航向角度。

本实用新型解决其技术问题提供的一种技术方案是：

双天线GPS无人机，包括：机体，设置有第一GPS天线以及第二GPS天线；GPS数据接收模块，设置在所述机体上，所述GPS数据接收模块分别于所述第一GPS天线以及所述第二GPS天线连接；飞行控制模块，设置在所述机体上，飞行控制模块包括有电子磁罗盘，所述飞行控制模块与所述GPS数据接收模块连接。

优选地，所述第一GPS天线以及所述第二GPS天线以所述机体的中心对称设置。

优选地，所述第一GPS天线与所述第二GPS天线之间的连线与所述机体的飞行方向垂直。

优选地，所述第一GPS天线与所述第二GPS天线的距离不小于50CM。

优选地，所述飞行控制模块包括微型处理器以及与所述微型处理器连接的陀螺仪、加速度计以及气压计，所述微型处理器与所述电子磁罗盘连接。

优选地，所述飞行控制模块还包括红外线传感器、超声波传感器、激光传感器以及光流传感器中的至少一个，所述微型处理器与所述红外线传感器、所述超声波传感器、所述激光传感器以及所述光流传感器连接。

优选地，还包括设置在所述机体上的第一通信模块，所述第一通信模块与所述飞行控制模块连接。

本实用新型提供的另一种技术方案是：

无人机系统，包括上述的双天线GPS无人机，还包括地面控制设备，所述地面控制设备设置有第二通信模块、操控模块以及显示模块，所述第二通信模块分别与所述操控模块以及显示模块连接，所述第一通信模块能够与所述第二通信模块无线通信。

优选地，所述地面控制设备为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。

本实用新型的有益效果是：通过第一GPS天线以及第二GPS天线分别接收GPS数据，两份GPS数据经GPS数据接收模块传输至飞行控制模块，飞行控制模块对两份GPS数据进行载波相位差分快速计算，得到第一GPS天线与第二GPS天线的坐标位置信息，根据第一GPS天线与第二GPS天线在机体上的位置，结合坐标位置信息实现无人机航向的确定。同时第一GPS天线以及第二GPS天线结合电子磁罗盘，有利于进一步提高自主航线跟踪飞行的精度，提升可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型其中一种实施方式的原理框图；

图2是双天线GPS无人机其中一种实施方式的示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，本实用新型提供的双天线GPS无人机，包括：机体100，设置有第一GPS天线110以及第二GPS天线120；GPS数据接收模块130，设置在机体100上，GPS数据接收模块130分别于第一GPS天线110以及第二GPS天线120连接；飞行控制模块140，设置在机体100上，飞行控制模块140包括有电子磁罗盘141，飞行控制模块140与GPS数据接收模块130连接。

通过第一GPS天线110以及第二GPS天线120分别接收GPS数据，两份GPS数据经GPS数据接收模块130传输至飞行控制模块140，飞行控制模块140对两份GPS数据进行载波相位差分快速计算，得到第一GPS天线110与第二GPS天线120的坐标位置信息，根据第一GPS天线110与第二GPS天线120在机体100上的位置，结合坐标位置信息实现无人机航向的确定。同时第一GPS天线110以及第二GPS天线120结合电子磁罗盘141，有利于进一步提高自主航线跟踪飞行的精度，提升可靠性。

电子磁罗盘141能够检测XYZ各轴向所承受磁场的数据，以提供磁北极相关的航向角，结合第一GPS天线110以及第二GPS天线120接收的GPS数据，能够更加准确地获知航向。

第一GPS天线110与第二GPS天线120能够设置在机体100上的合适的位置，根据第一GPS天线110以及第二GPS天线120与机体100的相对位置以及角度，计算无人机航向。参考图2，作为优选的实施方式，第一GPS天线110以及第二GPS天线120以机体100的中心对称设置，以此使得第一GPS天线110与第二GPS天线120的重点即为机体100的中心，有利于方便进行计算，减少误差的影响。

参考图2，作为优选的实施方式，第一GPS天线110与第二GPS天线120之间的连线与机体100的飞行方向垂直，有利于提高航向的的准确度。第一GPS天线110与第二GPS天线120之间的连线与机体100飞行的方向还可以是其他任意角度。

当第一GPS天线110与第二GPS天线120的距离越远时，两者之间的连线更加稳定并且与飞行方向的角度误差更小，进而能够提高航向角方向的精准度，为了确保航向角度的精准性能够满足使用需求，第一GPS天线110与第二GPS天线120的距离不小于50CM。

参考图1，作为优选的实施方式，飞行控制模块140包括微型处理器142以及与微型处理器142连接的陀螺仪143、加速度计144以及气压计145，微型处理器142与电子磁罗盘141连接。

陀螺仪143能监测角速度，可监测无人机做俯仰、翻滚和偏摆动作时角度的变化率，角度信息的变化能用来维持无人机稳定并防止晃动，还能确保无人机根据用户控制装置所设定的角度旋转。加速度计144能够监测XYZ三轴方向的加速度，以方便计算飞行的速率、方向以及高度变化，令无人机能够正常可靠地工作。气压计145能够检测大气压力，并根据大气压力换算出高度，以此获知无人机的高度信息。通过陀螺仪143、加速度计144、气压计145以及电子磁罗盘141相互配合，能够获知无人机所处的飞行状态，以此能够及时根据飞行状态进行调整，有利于无人机的自动航线飞行。

参考图1，作为优选的实施方式，飞行控制模块140还包括红外线传感器146、超声波传感器147、激光传感器148以及光流传感器149中的至少一个，微型处理器142与红外线传感器146、超声波传感器147、激光传感器148以及光流传感器149连接。

在飞行时，除了要根据飞行状态进行调整外，还需要根据实际的环境进行调整，例如避让障碍物等，因此为了无人机能够获知周围的环境情况，通过设置红外线传感器146、超声波传感器147、激光传感器148以及光流传感器149中的至少一个，令无人机能够检测周围环境情况。红外线传感器146通过检测周围环境的温度，获知热源变化，进而进行规避；超声波传感器147利用回声定位的方法，近距离地探知障碍物进行规避；激光传感器148能够远距离地测量与物体之间的距离，以此对障碍物进行躲避；光流传感器149通过图像的变化处理，获知障碍物的情况进行躲避。最优选的实施方式为，同时设置有红外线传感器146、超声波传感器147、激光传感器148以及光流传感器149，以使得无人机能够通过多种方式获知周围的环境情况，提高安全性和可靠性。

参考图1，作为优选的实施方式，还包括设置在机体100上的第一通信模块150，第一通信模块150与飞行控制模块140连接。通过第一通信模块150能够接收外部的操控信号并传输至飞行控制模块140，使得外部设备能够远距离对无人机进行无线操控，无人机接收到操控信号自动调整无人机的飞行以达到操控信号的要求。

参考图1，本实用新型提供的无人机系统，包括上述实施例中的双天线GPS无人机，还包括地面控制设备200，地面控制设备200设置有第二通信模块210、操控模块220以及显示模块230，第二通信模块210分别与操控模块220以及显示模块230连接，第一通信模块150能够与第二通信模块210无线通信。

通过第一通信模块150以及第二通信模块210，使得地面控制设备200能够与无人机进行无线通信。操控模块220产生操控信号发送至飞行控制模块140，飞行控制模块140根据操控信号调整飞行状态以满足操控信号的要求。同时飞行控制模块140亦能够将当前飞行状态信息以及各个传感器的检测信息反馈至地面控制设备200，地面控制设备200通过显示模块230显示无人机的飞行状态信息以及各个传感器的检测信息，以令操控者更好地把握无人机的飞行状态以及周围环境。

第一通信模块150与第二通信模块210的通信链路采用2.4GHz、433MHz、900MHz电台中的一种。

作为优选的实施方式，地面控制设备200为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。

台式电脑、笔记本电脑、平板电脑以及智能手机只需安装与无人机匹配的软件程序，即可作为控制设备对无人机进行操控，无需额外购置专门的控制设备，使用方便。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (9)

1.双天线GPS无人机，其特征在于，包括：

机体(100)，设置有第一GPS天线(110)以及第二GPS天线(120)；

GPS数据接收模块(130)，设置在所述机体(100)上，所述GPS数据接收模块(130)分别与所述第一GPS天线(110)以及所述第二GPS天线(120)连接；

飞行控制模块(140)，设置在所述机体(100)上，飞行控制模块(140)包括有电子磁罗盘(141)，所述飞行控制模块(140)与所述GPS数据接收模块(130)连接。

2.根据权利要求1所述的双天线GPS无人机，其特征在于：所述第一GPS天线(110)以及所述第二GPS天线(120)以所述机体(100)的中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的双天线GPS无人机，其特征在于：所述第一GPS天线(110)与所述第二GPS天线(120)之间的连线与所述机体(100)的飞行方向垂直。

4.根据权利要求1所述的双天线GPS无人机，其特征在于：所述第一GPS天线(110)与所述第二GPS天线(120)的距离不小于50CM。

5.根据权利要求1所述的双天线GPS无人机，其特征在于：所述飞行控制模块(140)包括微型处理器(142)以及与所述微型处理器(142)连接的陀螺仪(143)、加速度计(144)以及气压计(145)，所述微型处理器(142)与所述电子磁罗盘(141)连接。

6.根据权利要求5所述的双天线GPS无人机，其特征在于：所述飞行控制模块(140)还包括红外线传感器(146)、超声波传感器(147)、激光传感器(148)以及光流传感器(149)中的至少一个，所述微型处理器(142)与所述红外线传感器(146)、所述超声波传感器(147)、所述激光传感器(148)以及所述光流传感器(149)连接。

7.根据权利要求1至6任一所述的双天线GPS无人机，其特征在于：还包括设置在所述机体(100)上的第一通信模块(150)，所述第一通信模块(150)与所述飞行控制模块(140)连接。

8.无人机系统，其特征在于：包括如权利要求7所述的双天线GPS无人机，还包括地面控制设备(200)，所述地面控制设备(200)设置有第二通信模块(210)、操控模块(220)以及显示模块(230)，所述第二通信模块(210)分别与所述操控模块(220)以及显示模块(230)连接，所述第一通信模块(150)能够与所述第二通信模块(210)无线通信。

9.根据权利要求8所述的无人机系统，其特征在于：所述地面控制设备(200)为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。

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