CN213403514U - 基于LoRa通讯的无人机定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及无人机定位技术领域，是一种基于LoRa通讯的无人机定位装置，其包括LoRa地面通讯网关和多个LoRa通讯定位模组，LoRa通讯定位模组包括LoRa地面通讯节点和多个无人机机载定位终端，每个无人机机载定位终端均与LoRa地面通讯节点连接，无人机机载定位终端包括设置在无人机上的机载定位数据采集单元、机载定位控制单元、存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元。本实用新型通过LoRa地面通讯节点和LoRa地面通讯网关之间进行无线自组网的方式进行通讯，依靠LoRa通讯技术有传输距离长、功耗低、成本低的特点，在无手机基站覆盖地区或大高度飞行情况下，增加了传输距离及传输稳定性，有效保证了位置数据的实时传输，实现远端了对无人机的实时定位监管。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机定位技术领域，是一种基于LoRa通讯的无人机定位装置。
背景技术
近年来随着航空技术与微电子技术的进步，无人机行业也得到了飞速发展，不论是对无人机的监管还是相关领域无人机的使用，都对无人机定位的精确度，抗干扰性提出了更高要求。
无人机定位系统定位方式单一，一般通过GPS或北斗等卫星定位系统进行定位，而卫星定位受天气环境、设备干扰等外在因素的影响较大，在大量遮挡物的情况下容易产生定位漂移，使得无法定位。同时获得定位信号后，现有无人机定位系统一般通过5G等手机基站的通信系统将定位信号传输至后台管理系统，目前手机基站还存在偏远地区并未覆盖的现象，故而会造成偏远地区执行飞行任务的无人机难做到实时定位和监管，若改用北斗短报文的方式可以解决上述问题，但其成本高，通讯设备复杂，很难部署安装到无人机上。
发明内容
本实用新型提供了一种基于LoRa通讯的无人机定位装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有现有无人机定位装置存在的手机基站易出现未覆盖区域、造成传输区域受限及通信不稳定的问题。进一步解决了现有无人机定位方式单一，在大量遮挡物的情况下容易产生定位漂移，无法定位的问题。
本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于LoRa通讯的无人机定位装置，包括LoRa地面通讯网关和多个LoRa通讯定位模组，LoRa地面通讯网关与每个LoRa通讯定位模组连接；
所述LoRa通讯定位模组包括LoRa地面通讯节点和多个无人机机载定位终端，每个无人机机载定位终端均与LoRa地面通讯节点连接，无人机机载定位终端包括设置在无人机上的机载定位数据采集单元、机载定位控制单元、存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元，机载定位数据采集单元包括姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块，姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块均与机载定位控制单元，机载定位控制单元分别与存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元连接。
下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：
上述姿态数据采集单元包括三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器，三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器均与机载定位控制单元连接。
上述LoRa地面通讯节点包括第二LoRa收发单元、节点控制单元和第二供电单元，节点控制单元分别与第二LoRa收发单元和第二供电单元连接。
上述LoRa地面通讯网关包括第三LoRa收发单元、网关控制单元、无线通信单元和第三供电单元，网关控制单元分别与第三LoRa收发单元、无线通信单元和第三供电单元连接。
上述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，首先通过三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴地磁传感器、气压高度计和定位模块获得无人机精确的实时位置数据，相对于单一通过卫星定位直接定位的方式，解决了卫星定位受天气环境、设备干扰等外在因素的影响较大，在室内或存在大量遮挡物的情况下容易产生定位漂移，造成定位不准确的问题。其次通过LoRa地面通讯节点和LoRa地面通讯网关之间进行无线自组网的方式进行通讯，依靠LoRa通讯技术有传输距离长、功耗低、成本低的特点，在无手机基站覆盖地区或大高度飞行情况下，增加了传输距离及传输稳定性，有效保证了位置数据的实时传输，实现远端了对无人机的实时定位监管。
附图说明
附图1为本实用新型最佳实施例的电路结构示意图。
附图2为本实用新型最佳实施例中无人机机载定位终端的电路结构示意图。
附图3为本实用新型最佳实施例中LoRa地面通讯节点的电路结构示意图。
附图4为本实用新型最佳实施例中LoRa地面通讯网关的电路结构示意图。
具体实施方式
本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：
如附图1、2所示，该基于LoRa通讯的无人机定位装置，包括LoRa地面通讯网关和多个LoRa通讯定位模组，LoRa地面通讯网关与每个LoRa通讯定位模组连接；
所述LoRa通讯定位模组包括LoRa地面通讯节点和多个无人机机载定位终端，每个无人机机载定位终端均与LoRa地面通讯节点连接，无人机机载定位终端包括设置在无人机上的机载定位数据采集单元、机载定位控制单元、存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元，机载定位数据采集单元包括姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块，姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块均与机载定位控制单元，机载定位控制单元分别与存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元连接。
上述技术方案中，无人机机载定位终端对所搭载的无人机进行定位，多个无人机机载定位终端与一个LoRa地面通讯节点进行通信，无人机机载定位终端将位置数据发送至对应的LoRa地面通讯节点，多个LoRa地面通讯节点与一个LoRa地面通讯网关通信，LoRa地面通讯节点将接收到的位置数据发送至LoRa地面通讯网关通信，LoRa地面通讯网关通信接收并发送至远端控制中心进行展示存储。LoRa通讯技术有传输距离长、功耗低、成本低的特点，且本实用新型中LoRa地面通讯节点和LoRa地面通讯网关之间采用无线自组网方式进行通讯，具备完善的入网、退网、信道划分、节点管理和白名单等功，整个通讯过程透明，由此本实用新型在无手机基站覆盖地区或大高度飞行情况下，有效保证了位置数据的实时传输，实现了对无人机的实时定位监管。
上述技术方案中，无人机机载定位终端中机载定位数据采集单元包括姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块，姿态数据采集单元采集无人机的姿态数据（包括俯仰角、滚转角、偏航角和速度），气压高度计采集无人机的高度数据，定位模块可为GPS/北斗定位装置，用于采集无人机的卫星定位数据（包括经纬度信息）。在无人机外部环境理想的情况下机载定位控制单元获取当前时刻无人机的姿态数据、高度数据和经纬度数据，确定无人机当前时刻的位置数据，将该位置数据与定位模块直接获取的当前时刻的位置数据进行比对，获取精确的位置数据；在无人机外部环境有大量遮挡物的情况下，定位模块无法直接获取位置数据，则机载定位控制单元获取当前时刻无人机的姿态数据、高度数据和前一时刻的经纬度数据，确定无人机当前时刻的位置数据，从而有效避免了大量遮挡物的情况下定位模块无法对无人机进行定位的问题。
综上本实用新型公开了一种基于LoRa通讯的无人机定位装置，通过姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块，对无人机的实时位置进行精确定位，并通过LoRa通讯保证了本实用新型能在无手机基站覆盖地区或大高度飞行情况下姿态数据采集单元、气压高度计，实时传输位置数据，实现对无人机的实时定位监管。
可根据实际需要，对上述基于LoRa通讯的无人机定位装置作进一步优化或/和改进：
如附图2所示，所述姿态数据采集单元包括三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器，三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器均与机载定位控制单元连接。
上述技术方案中三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器均为现有公知技术；其中三轴地磁传感器用于获取无人机机头朝向和飞行方向；三轴陀螺仪用于获取无人机当前姿态角度，即无人机当前俯仰角，滚转角和偏航角；三轴加速度计用于获取无人机当前速度方向和大小。
如附图3所示，所述LoRa地面通讯节点包括第二LoRa收发单元、节点控制单元和第二供电单元，节点控制单元分别与第二LoRa收发单元和第二供电单元连接。
上述技术方案中第二供电单元可采取太阳能供电，使得LoRa地面通讯节点能支持野外无人值守工作，便于大区域分布部署。
如附图4所示，所述LoRa地面通讯网关包括第三LoRa收发单元、网关控制单元、无线通信单元和第三供电单元，网关控制单元分别与第三LoRa收发单元、无线通信单元和第三供电单元连接。
上述技术方案中第三LoRa收发单元接收到LoRa地面通讯节点发送的位置数据后，由网关控制单元进行打包，并通过无线通信单元发送至远端，便于位于远端的工作人员实时对无人机进行跟踪管理。其中无线通信单元可为5G无线通信模块。
如附图2、3、4所示，所述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
上述技术方案中电源管理模块为现有公知技术，用于控制充电电池的输出电压。
以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (9)
1.一种基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，包括LoRa地面通讯网关和多个LoRa通讯定位模组，LoRa地面通讯网关与每个LoRa通讯定位模组连接；
所述LoRa通讯定位模组包括LoRa地面通讯节点和多个无人机机载定位终端，每个无人机机载定位终端均与LoRa地面通讯节点连接，无人机机载定位终端包括设置在无人机上的机载定位数据采集单元、机载定位控制单元、存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元，机载定位数据采集单元包括姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块，姿态数据采集单元、气压高度计和定位模块均与机载定位控制单元，机载定位控制单元分别与存储单元、第一LoRa收发单元和第一供电单元连接。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述姿态数据采集单元包括三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器，三轴陀螺仪，三轴加速度计和三轴地磁传感器均与机载定位控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述LoRa地面通讯节点包括第二LoRa收发单元、节点控制单元和第二供电单元，节点控制单元分别与第二LoRa收发单元和第二供电单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述LoRa地面通讯网关包括第三LoRa收发单元、网关控制单元、无线通信单元和第三供电单元，网关控制单元分别与第三LoRa收发单元、无线通信单元和第三供电单元连接。
5.根据权利要求3所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述LoRa地面通讯网关包括第三LoRa收发单元、网关控制单元、无线通信单元和第三供电单元，网关控制单元分别与第三LoRa收发单元、无线通信单元和第三供电单元连接。
6.根据权利要求1或2所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
7.根据权利要求3所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
8.根据权利要求4所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
9.根据权利要求5所述的基于LoRa通讯的无人机定位装置，其特征在于，所述第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元均包括电源管理模块和充电电池，电源管理模块与充电电池连接。
Priority Applications (1)
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| CN202022778284.0U CN213403514U (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 基于LoRa通讯的无人机定位装置 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN213403514U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116208918A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-06-02 | 涂宇恒 | 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统 |
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2020
- 2020-11-26 CN CN202022778284.0U patent/CN213403514U/zh active Active
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