TWM645329U - Miniature Radio Wave Positioning Device - Google Patents
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Abstract
本新型之微型電波定位裝置包括一電波發射單元和供設置於一無人機上的一電波接收單元;該電波發射單元包括設置於一發射器固定座上的複數指向性發射天線,且該些指向性發射天線分別電連接一電波產生器,且分別以高於1赫茲的頻率產生一電波訊號;該電波接收單元包括供設置於該無人機上的一接收天線和電性連接該接收天線的一處理器;該處理器通過該接收天線接收該些指向性發射天線所發射出的該些電波訊號,且計算各該電波訊號的一訊號強度,以根據該些訊號強度產生係一接收訊號的強度指示(RSSI)的一定位資訊,實現自我定位以利無人機導航更精確。 The novel miniature radio wave positioning device includes a radio wave transmitting unit and a radio wave receiving unit arranged on a drone; the radio wave transmitting unit includes a plurality of directional transmitting antennas provided on a transmitter holder, and these directional transmitting antennas are The transmitting antennas are electrically connected to a radio wave generator respectively, and generate a radio wave signal at a frequency higher than 1 Hz respectively; the radio wave receiving unit includes a receiving antenna provided on the drone and a receiving antenna electrically connected to the receiving antenna. Processor; the processor receives the radio wave signals emitted by the directional transmitting antennas through the receiving antenna, and calculates a signal strength of each of the radio wave signals to generate a received signal strength based on the signal strengths. A certain positioning information indicated (RSSI) to achieve self-positioning to facilitate more accurate drone navigation.
Description
一種定位裝置,尤指一種微型電波定位裝置。 A positioning device, especially a miniature radio wave positioning device.
在無人機的技術領域中,如何定位無人機為一大技術課題。傳統來說,市面上多數的無人機並非無人駕駛(Autonomous Driving),而還是需要受到一使用者的目測定位,例如以目視之方式或是觀看無人機回傳影像的方式以人力定位無人機。此種定位方式不但耗費人力資源,且當該使用者迷失方向時,無人機的定位也將出現錯誤,使無人機無法正確定位和導航回歸至該使用者旁。 In the technical field of drones, how to position drones is a major technical issue. Traditionally, most drones on the market are not autonomous, but still require visual positioning by a user, such as manually positioning the drone visually or by watching the images returned by the drone. . This positioning method not only consumes human resources, but also causes errors in the positioning of the drone when the user loses direction, making it impossible for the drone to correctly position and navigate back to the user.
另外,市面上部分的無人機需倚賴全球定位系統(Global Positioning System;GPS)的技術加以定位與導航。然而,GPS的更新率是1赫茲(Hertz;Hz),故GPS定位之方式只能每秒做一次的定位,而這使得無人機在受到導航時無法以更為快速的受到定位和調整飛行航向,並迫使無人機的飛行速度無法受到進一步的提升。 In addition, some drones on the market rely on Global Positioning System (GPS) technology for positioning and navigation. However, the update rate of GPS is 1 Hertz (Hertz; Hz), so the GPS positioning method can only perform positioning once per second, which makes it impossible for the drone to obtain positioning and adjust the flight course more quickly when being navigated. , and forces the drone's flight speed to be unable to be further improved.
為了解決上述問題,本新型提供一微型電波定位裝置。該微型電波定位裝置能提供無人機可靠的電波訊號,而無人機藉由接收此電波訊號即能實現自我定位。如此,當無人機受到導航時,能以更為快速的定位更新速度調整航向,使利無人機自行飛行的敏捷度受到提升,也使無人機的飛行速度可以因為導航更為敏捷而受到進一步的提升。 In order to solve the above problems, the present invention provides a miniature radio wave positioning device. This miniature radio wave positioning device can provide reliable radio wave signals to the drone, and the drone can achieve self-positioning by receiving this radio wave signal. In this way, when the drone is navigated, it can adjust its course at a faster positioning update speed, which improves the agility of the drone's self-flying and also allows the drone's flight speed to be further improved due to the more agile navigation. promote.
本新型之該微型電波定位裝置,包括:一電波發射單元,包括:一發射器固定座; 複數指向性發射天線,分別設置於該發射器固定座上;複數電波產生器,分別電連接其中一該指向性發射天線,且分別產生一電波訊號,並分別通過該些指向性發射天線發射該些電波訊號;其中,各該電波訊號所發射之方向互相不同,且該些電波產生器產生該些電波訊號的一發射頻率高於1赫茲(Hertz;Hz);一電波接收單元,供設置於一無人機上,包括:一接收天線,供設置於該無人機上;一處理器,電性連接該接收天線,且通過該接收天線接收該些指向性發射天線所發射出的該些電波訊號;其中,該處理器計算各該電波訊號的一訊號強度,且該處理器根據該些訊號強度進行產生一定位資訊;其中,該訊號強度係一接收訊號的強度指示(Received Signal Strength Indication;RSSI)。 The miniature radio wave positioning device of the present invention includes: a radio wave transmitting unit, including: a transmitter holder; A plurality of directional transmitting antennas are respectively provided on the transmitter fixed base; a plurality of radio wave generators are electrically connected to one of the directional transmitting antennas respectively, and generate a radio wave signal respectively, and transmit the radio wave signal through the directional transmitting antennas respectively. Some radio wave signals; wherein the directions of emission of each of the radio wave signals are different from each other, and the radio wave generators generate a transmission frequency of the radio wave signals higher than 1 Hertz (Hertz; Hz); a radio wave receiving unit is provided at An unmanned aerial vehicle includes: a receiving antenna to be installed on the unmanned aerial vehicle; a processor electrically connected to the receiving antenna and receiving the radio wave signals emitted by the directional transmitting antennas through the receiving antenna ; Wherein, the processor calculates a signal strength of each of the radio wave signals, and the processor generates a positioning information based on the signal strengths; wherein the signal strength is a received signal strength indication (RSSI) ).
本新型將該發射器固定座固定於一平面,並使該發射器固定座上的該些指向性發射天線發出該些電波訊號。因為該些指向性發射天線所發出的各該電波訊號之方向互相不同,故該無人機上的該電波接收單元在空中任一位置所接收到各該電波訊號的該訊號強度自然會有強度上的不同。該處理器即可根據該些訊號強度的不同而得到該無人機的該定位資訊。 In the present invention, the transmitter fixing base is fixed on a plane, and the directional transmitting antennas on the transmitter fixing base emit the radio wave signals. Because the directions of the radio wave signals emitted by the directional transmitting antennas are different from each other, the signal intensity of each radio wave signal received by the radio wave receiving unit on the drone at any position in the air will naturally have a different intensity. s difference. The processor can obtain the positioning information of the drone based on the difference in signal strength.
如此,本新型之該微型電波定位裝置能自動化的實現自我定位。而當無人機受到導航時,理所當然的,該無人機受到定位後即有能力受到導航至一地點。舉例來說,一使用者等待於該電波發射單元發射該些電波訊號的一訊號發射處,而當該處理器定位該無人機後,該處理器提供該無人機的主機該定位資訊,以利該無人機朝訊號對(signal pair)的訊號強度較弱的方向移動以導航該無人機至該訊號發射處。換言之,本新型可使該無人機自動根據接收的該些訊號強度 的不同導航該無人機至該訊號發射處。並且,本新型以高於1Hz的頻率發出該些電波訊號,有利該無人機更為快速的定位與調整航向,使利無人機自行飛行的敏捷度受到提升,也使無人機的飛行速度可以因為導航更為敏捷而受到進一步的提升。 In this way, the miniature radio wave positioning device of the present invention can realize self-positioning automatically. When a drone is guided, of course, the drone has the ability to be navigated to a location after being positioned. For example, a user waits at a signal transmitting point where the radio wave transmitting unit transmits the radio wave signals, and after the processor locates the drone, the processor provides the positioning information to the host of the drone to facilitate The UAV moves in a direction where the signal strength of the signal pair is weak to navigate the UAV to the signal transmitting location. In other words, this new model allows the drone to automatically Different navigation of the drone to the signal transmitting point. Moreover, this new model emits these radio wave signals at a frequency higher than 1Hz, which helps the UAV position and adjust its course more quickly, improves the agility of the UAV's self-flying, and also allows the UAV's flight speed to be adjusted accordingly. Navigation has been further improved by being more agile.
10:第一平面 10:First plane
11:第一平面中心點 11: Center point of the first plane
100:電波發射單元 100: Radio wave transmitting unit
110:發射器固定座 110: Transmitter holder
111:中心點 111:Center point
112:傾斜固定孔 112: Inclined fixing hole
113:保護罩 113:Protective cover
114:天線保護殼 114:Antenna protective case
114A、114B:殼體 114A, 114B: Shell
114C:停止樑 114C: Stop Beam
115:表面 115:Surface
120:指向性發射天線 120: Directional transmitting antenna
120D:發射法線方向 120D: Emission normal direction
121:第一指向性發射天線 121: First directional transmitting antenna
121D:第一發射方向 121D: First launch direction
121S:第一電波訊號 121S: The first radio signal
122:第二指向性發射天線 122: Second directional transmitting antenna
122D:第二發射方向 122D: Second emission direction
122S:第二電波訊號 122S: Second radio wave signal
123:第三指向性發射天線 123:Third directional transmitting antenna
123D:第三發射方向 123D: The third launch direction
123S:第三電波訊號 123S: The third radio wave signal
124:第四指向性發射天線 124: The fourth directional transmitting antenna
124D:第四發射方向 124D: The fourth launch direction
124S:第四電波訊號 124S: The fourth radio wave signal
131:第一電波產生器 131:The first radio wave generator
132:第二電波產生器 132: Second radio wave generator
133:第三電波產生器 133: The third radio wave generator
134:第四電波產生器 134: The fourth radio wave generator
200:電波接收單元 200: Radio wave receiving unit
210:接收天線 210: Receiving antenna
220:處理器 220: Processor
230:GPS天線單元 230:GPS antenna unit
230S:GPS訊號 230S:GPS signal
300:無人機 300: Drone
310:電路板 310:Circuit board
D1:第一方向 D1: first direction
D2:第二方向 D2: second direction
D3:第三方向 D3: Third direction
D4:第四方向 D4: The fourth direction
E:東方 E:Eastern
N:北方 N:North
S:南方 S:South
W:西方 W:Western
Z:高度方向 Z: Height direction
圖1為本新型一微型電波定位裝置的示意圖。 Figure 1 is a schematic diagram of a new type of miniature radio wave positioning device.
圖2為本新型該微型電波定位裝置的系統方塊圖。 Figure 2 is a system block diagram of the new type of miniature radio wave positioning device.
圖3為本新型該微型電波定位裝置一電波發射單元的示意圖。 Figure 3 is a schematic diagram of a radio wave transmitting unit of the new type of miniature radio wave positioning device.
圖4為本新型該微型電波定位裝置一電波發射單元的剖視圖。 Figure 4 is a cross-sectional view of a radio wave transmitting unit of the novel miniature radio wave positioning device.
圖5為本新型該微型電波定位裝置該電波發射單元的組立圖。 Figure 5 is an assembly diagram of the radio wave transmitting unit of the new type of miniature radio wave positioning device.
圖6為本新型該微型電波定位裝置發射電波方位的示意圖。 Figure 6 is a schematic diagram of the direction of the radio wave emitted by the miniature radio wave positioning device of the present invention.
圖7A為本新型該微型電波定位裝置發射電波方位的俯視示意圖。 Figure 7A is a schematic top view of the direction of the radio waves emitted by the miniature radio wave positioning device of the present invention.
圖7B為本新型該微型電波定位裝置發射電波方位的側視示意圖。 Figure 7B is a schematic side view of the direction of the radio wave emitted by the miniature radio wave positioning device of the present invention.
圖7C為本新型該微型電波定位裝置發射電波方位的另一側視示意圖。 Figure 7C is another schematic side view of the direction of the radio wave emitted by the miniature radio wave positioning device of the present invention.
圖8為本新型該微型電波定位裝置一電波接收單元的示意圖。 Figure 8 is a schematic diagram of a radio wave receiving unit of the new miniature radio wave positioning device.
請參閱圖1和圖2所示,本新型為一微型電波定位裝置。該微型電波定位裝置包括一電波發射單元100和一電波接收單元200。該電波發射單元100係設置於一平面,而該電波接收單元200係供設置於一無人機300上。該無人機300可為任一種市面上的無人機,且該無人機300具有一般市面上無人機的動力結構與功能。
Please refer to Figures 1 and 2. This new model is a miniature radio wave positioning device. The miniature radio wave positioning device includes a radio
本新型之該電波發射單元100包括一發射器固定座110、複數指向性發射天線120和複數電波產生器。該發射器固定座110係固定於該平面,該些指
向性發射天線120分別設置於該發射器固定座110上,並且該些電波產生器分別電連接其中一該指向性發射天線120,且分別產生一電波訊號,並分別通過該些指向性發射天線120發射該些電波訊號。換言之,該些指向性發射天線120和該些電波產生器具有一對一的電連接關係。另外,各該電波訊號所發射之方向互相不同,且該些電波產生器產生該些電波訊號的一發射頻率高於1赫茲(Hertz;Hz)。
The radio
本新型之該電波接收單元200包括一接收天線210和一處理器220。該接收天線210隨著整體該電波接收單元200供設置於該無人機300上,且該接收天電性連接該處理器220。該處理器220通過該接收天線210接收該些指向性發射天線120所發射出的該些電波訊號。該處理器220計算各該電波訊號的一訊號強度,且該處理器220根據該些訊號強度產生一定位資訊,而該訊號強度係一接收訊號的強度指示(Received Signal Strength Indication;RSSI)。當RSSI越大時,也就是當其中一該電波訊號的該訊號強度越強時,即代表該無人機300距離發射所述電波訊號的其中一該指向性發射天線120的天線軸線越近。反之,當RSSI越小時,也就是當其中一該電波訊號的該訊號強度越弱時,即代表該無人機300距離發射所述電波訊號的其中一該指向性發射天線120的天線軸線越遠。該電波發射單元100之該些指向性發射天線120所產生的該些電波訊號,假設電磁波在自由空間中無觸及障礙物的行徑,其訊號功率的強度會與距離的平方成反比遞減。因此,當該處理器220得到RSSI時,其可根據對數尺度(Logarithmic scale;log)回推算出該無人機300與該電波發射單元100之間的距離,以及推算出該無人機300與該指向性發射天線120的天線軸線之間所形成的角度。
The radio
進一步,本新型將該發射器固定座110上的該些指向性發射天線120發出該些電波訊號。因為該些指向性發射天線120所發出的各該電波訊號之方向互相不同,故該無人機300上的該電波接收單元在空中任一位置所接收到各該電波訊號的該訊號強度自然會有強度上的不同。該處理器220即可根據該些訊
號強度的不同,透過RSSI而得到該無人機300的該定位資訊,且更詳細來說,該定位資訊蘊含了該無人機300所面對方向的資訊,即該無人機300的指向資訊。
Furthermore, in the present invention, the directional transmitting
如此,本新型之該微型電波定位裝置能自動化的實現自我定位。而當該無人機300受到導航時,理所當然的,該無人機300受到定位後即有能力受到導航至一地點。舉例來說,一使用者等待於該電波發射單元100發射該些電波訊號的一訊號發射處,而當該處理器220定位該無人機300後,該處理器220提供該無人機300的主機該定位資訊,以利該無人機300朝訊號對(signal pair)的訊號強度較弱的方向移動以導航該無人機300至該訊號發射處。換言之,本新型可使該無人機300自動根據接收的該些訊號強度的不同導航該無人機300至該訊號發射處。並且,本新型以高於1Hz的頻率發出該些電波訊號,有利該無人機300更為快速的定位與調整航向,使利該無人機300自行飛行的敏捷度受到提升,也使該無人機300的飛行速度可以因為導航更為敏捷而受到進一步的提升。
In this way, the miniature radio wave positioning device of the present invention can realize self-positioning automatically. When the
在本新型的一實施例中,配合本新型該微型電波定位裝置的該無人機300為一四軸無人機,且本新型之該電波接收單元200係設置於該四軸無人機的機腹處,向機腹下方感測電波。較佳的,該電波接收單元200於該無人機300的機腹處受到一外殼的保護。在其他實施例中,本新型之該電波接收單元200也可設置於其他型式的無人機上。
In one embodiment of the present invention, the
如圖1、圖2和圖6所示,在本實施例中,該電波發射單元100的該些指向性發射天線120包括了一第一指向性發射天線121、一第二指向性發射天線122、一第三指向性發射天線123和一第四指向性發射天線124,以及對應的一第一電波產生器131、一第二電波產生器132、一第三電波產生器133和一第四電波產生器134。該第一電波產生器131電連接該第一指向性發射天線121,以利透過該第一指向性發射天線121朝一第一發射方向121D產生一第一電波訊號。該第二電波產生器132電連接該第二指向性發射天線122,以利透過該第二指向性發
射天線122朝一第二發射方向122D產生一第二電波訊號。該第三電波產生器133電連接該第三指向性發射天線123,以利透過該第三指向性發射天線123朝一第三發射方向123D產生一第三電波訊號。該第四電波產生器134電連接該第四指向性發射天線124,以利透過該第四指向性發射天線124朝一第四發射方向124D產生一第四電波訊號。其中,該第一發射方向121D、該第二發射方向122D、該第三發射方向123D和該第四發射方向124D互不相同。前述所謂的訊號對(signal pair),意旨該第一指向性發射天線121所產生的該第一電波訊號和該第三指向性發射天線123所產生的該第三電波訊號為一訊號對,或是該第二指向性發射天線122所產生的該第二電波訊號和該第四指向性發射天線124所產生的該第四電波訊號為一訊號對。而前述,將該無人機300朝訊號對的訊號強度較弱的方向移動以導航該無人機300至該訊號發射處,即指讓該無人機300朝兩組兩管電波束的中央移動。
As shown in Figures 1, 2 and 6, in this embodiment, the directional transmitting
該處理器220自該接收天線210接收該第一電波訊號以算出一第一訊號強度、接收該第二電波訊號以算出一第二訊號強度、接收該第三電波訊號以算出一第三訊號強度和接收該第四電波訊號以算出一第四訊號強度。該處理器220係根據該第一訊號強度、該第二訊號強度、該第三訊號強度和該第四訊號強度對應產生共4個位元組(byte)的該定位資訊,且該處理器220可進一步將此4個byte的該定位資訊輸出至該無人機300,以利該無人機300知悉自身定位後更精準的移動。
The
請一併參閱圖3和圖4所示,該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124皆為一八木天線。在其他實施例中,該些指向性發射天線120也可為一號角天線或是一螺旋天線等指向性較強的天線,例如,具有20分貝(dB)以上訊號增益的指向性天線。並且,該些指向性發射天線120所產生的該些電波訊號皆為ISM頻段
(Industrial Scientific Medical Band)之電波,因此無需特別申請無線電執照即可使用,相當方便。並且,在各國共同的ISM頻段中,又以2.4GHz或是5.8GHz波段之電波最廣為使用,故在本實施例中,該些指向性發射天線120所產生的該些電波訊號皆為2.4GHz或是5.8GHz波段之電波。
Please refer to FIGS. 3 and 4 together. The first directional transmitting
該第一電波產生器131、該第二電波產生器132、該第三電波產生器133和該第四電波產生器134係分別設置於該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124的底層。在本實施例中,該些電波產生器係設置於使用無線區域網(WLAN)的物聯網(Internet of Things;IoT)晶片中,以供接收WLAN之訊號同步產生該些電波訊號。在其他實施例中,該些電波產生器係設置於使用無線網路(Wireless Fidelity;Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)、藍牙低功耗(BLE)或是紫蜂(ZigBee)的IoT晶片中,以供接收對應通訊協定之訊號同步產生該些電波訊號。該些電波產生器所設置的IoT晶片,以BLE或是ZigBee為例,指佔有約30公分(cm)x30公分(cm)x50公分(cm)立方之體積,故能以微型極小的體積設置於該電波發射單元100內。
The first
相較於使用藍芽波段時約100公尺的訊號發送距離,本新型藉由使用高增益的該些指向性發射天線120,可將功率有限的IoT晶片發送至500至1000公尺(m)的距離,以利500~1000m內的該無人機300受到定位。
Compared with the signal transmission distance of about 100 meters when using the Bluetooth band, this new model can transmit IoT chips with limited power to 500 to 1000 meters (m) by using these high-gain directional transmitting
請一併參閱圖5所示,該發射器固定座110呈一十字型,且該十字型具有一中心點111。該發射器固定座110具有一表面115,且該表面115上設有複數傾斜固定孔112,且該些指向性發射天線120係設置於該些傾斜固定孔112中。換言之,該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124皆設置於該表面115上的該些傾斜固定孔112中。
Please also refer to FIG. 5 . The
該電波發射單元100進一步包括一保護罩113和複數天線保護殼114,且該些天線保護殼114分別包覆該些指向性發射天線120且設置於該些傾斜固定孔112中。並且,該些天線保護殼114各包含複數殼體114A、114B,且該些殼體114A、114B可拆卸的拼裝以形成各該天線保護殼114。該保護罩113覆蓋該發射器固定座110、該些指向性發射天線120以及該些天線保護殼114,以完整保護該電波發射單元不受到日曬和風雨的侵蝕。在本實施例中,該些天線保護殼114呈筒狀以保護係八木天線的該些指向性發射天線120。該些天線保護殼114之筒狀結構的末端大部分中空,以利該些指向性發射天線120可以較不受阻的射出該些電波訊號。該些天線保護殼114之筒狀結構的末端各具有一停止樑114C,用以在該些天線保護殼114結合時碰觸以固定該些八木天線的末端,以穩固該些八木天線不會搖擺,影響射出該些電波訊號的品質。該停止樑114C和該發射器固定座110皆為非導體,故不會影響該些指向性發射天線120內電子震盪的路徑。如前述,由於該電波發射單元100的體積微小,故該保護罩113的尺寸也可以隨而微小不占空間,藉此本新型之該電波發射單元100有利於該使用者的便捷攜帶。該使用者可便捷的攜帶受該保護罩113保護的該電波發射單元100至希望送出電波處,在將其固定於地面上予以安裝。
The radio
設置於該些傾斜固定孔112中的該些指向性發射天線120,詳細來說,該第一指向性發射天線121和該第三指向性發射天線123之於該中心點111設置於該十字型上相反兩端的該些傾斜固定孔112中,而該第二指向性發射天線122和該第四指向性發射天線124之於該中心點111設置於該十字型另相反兩端的該些傾斜固定孔112中。在本實施例中,該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124因一起設置於該發射器固定座110上,故容易部署及受到保養,有利於該使用者的使用。
The
請參閱圖6所示,如前述,該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124分別朝該第一發射方向121D、該第二發射方向122D、該第三發射方向123D和該第四發射方向124D設出該些電波訊號。而該第一發射方向121D、該第二發射方向122D、該第三發射方向123D和該第四發射方向124D皆朝一第一平面10射出該第一電波訊號、該第二電波訊號、該第三電波訊號和該第四電波訊號。該第一平面10平行於該發射器固定座110所固定於之該平面,而該第一平面10為一幻想第一平面,在此僅用以說明示意用。該第一平面10垂直於一高度方向Z,且該第一平面10的高度可以自由受到定義。並且,該第一平面10平行於該發射器固定座110的該表面115。
Please refer to FIG. 6 . As mentioned above, the first directional transmitting
該些電波訊號投映在該第一平面10上時,該第一發射方向121D對應一第一方向D1、該第二發射方向122D對應一第二方向D2、該第三發射方向123D對應一第三方向D3、該第四發射方向124D對應一第四方向D4。該第一方向D1和該第三方向D3位於同一軸線,而該第二方向D2和該第四方向D4位於同一軸線,且該十字型的該中心點111投映於該第一平面10上為對應一第一平面中心點11。另外,該十字型的該中心點111係朝一發射法線方向120D垂直投映至該第一平面10的該第一平面中心點11。如此,在本實施例中,該第一發射方向121D和該發射法線方向120D所形成的夾角角度為10度至30度角之間。並且,該第一發射方向121D、該第二發射方向122D、該第三發射方向123D和該第四發射方向124D各別和該發射法線方向120D所形成的夾角角度互相相同。
When the radio wave signals are projected on the
在本實施例中,該第一方向D1對應了南方S、該第二方向D2對應了西方W、該第三方向D3對應了北方N、而該第四方向D4對應了東方E。此東方E西方W南方S北方N的中心即以該第一平面10上的該第一平面中心點11為基準。換言之,在本實施例中,該電波發射單元100的該些指向性發射天線120對應了東
西南北的方位設置於地面上,而垂直於地面的天空上,該第一平面10即為天空上該無人機300下視地面所接受到電波的視角。並且,該高度方向Z和此東方E西方W南方S北方N之平面垂直。
In this embodiment, the first direction D1 corresponds to the south S, the second direction D2 corresponds to the west W, the third direction D3 corresponds to the north N, and the fourth direction D4 corresponds to the east E. The center of east E west W south S north N is based on the first
請參閱圖7A之示意圖所示,位於該無人機300機腹的該電波接收單元200,其該接收天線210會接受到該第一電波訊號121S、該第二電波訊號122S、該第三電波訊號123S和該第四電波訊號124S。在圖7A所示的例子中,該接收天線210所接受到的該第一電波訊號121S之該第一訊號強度最強(南方S的訊號最強)為-20dB,該第二電波訊號122S之該第二訊號強度和該第四電波訊號124S之該第四訊號強度相同為次強(西方W和東方E的訊號次強)為-30dB,而該第三電波訊號123S之該第三訊號強度最弱(北方N的訊號最弱)為-50dB。該處理器220所產生4個byte的該定位資訊為(北方N的訊號強度,南方S的訊號強度,東方E的訊號強度,西方W的訊號強度)共4個頻道所回傳的訊號強度。因此,在本實施例中,該處理器220所產生4個byte的該定位資訊對應的為(-50,-20,-30,-30)。
Referring to the schematic diagram of FIG. 7A , the receiving
請參一併閱圖7B和圖7C所示,詳細來說,該處理器220接受該第一電波訊號121S、該第二電波訊號122S、該第三電波訊號123S和該第四電波訊號124S後會將各訊號視為一水平訊號部分和一垂直訊號部分。各訊號的該水平訊號部分係用於定位該無人機300處於該第一平面10的哪一點,而各訊號的該垂直訊號部分係用於定位該無人機300相對於該電波發射單元100的所處高度。圖7B和圖7C所示意的為側視該電波發射單元100發出該第一電波訊號121S、該第二電波訊號122S、該第三電波訊號123S和該第四電波訊號124S之視角。
Please refer to FIG. 7B and FIG. 7C together. Specifically, the
當該處理器220根據該定位資訊判斷該第一訊號強度大於該第三訊號強度時,該處理器220判斷該無人機300相對於該中心點111位於該第一發射方向121D,而就該第一平面10而言,該處理器220即判斷該無人機300於該第一平面10上相對於該第一平面中心點11位於該第一方向D1。反之,當該處理器220
根據該定位資訊判斷該第三訊號強度大於該第一訊號強度時,該處理器220判斷該無人機300相對於該中心點111位於該第三發射方向123D,而就該第一平面10而言,該處理器220即判斷該無人機300於該第一平面10上相對於該第一平面中心點11位於該第三方向D3。
When the
當該處理器220根據該定位資訊判斷該第二訊號強度大於該第四訊號強度時,該處理器220判斷該無人機300相對於該中心點111位於該第二發射方向122D,而就該第一平面10而言,該處理器220即判斷該無人機300於該第一平面10上相對於該第一平面中心點11位於該第二方向D2。反之,當該處理器220根據該定位資訊判斷該第四訊號強度大於該第二訊號強度時,該處理器220判斷該無人機300相對於該中心點111位於該第四發射方向124D,而就該第一平面10而言,該處理器220即判斷該無人機300於該第一平面10上相對於該第一平面中心點11位於該第四方向D4。
When the
當該處理器220根據該定位資訊判斷該第一訊號強度、該第二訊號強度、該第三訊號強度和該第四訊號強度互相相等時,該處理器判斷該無人機300相對於該中心點111位於該第一指向性發射天線121、該第二指向性發射天線122、該第三指向性發射天線123和該第四指向性發射天線124皆和該中心點111等距的位置上。而就該第一平面10的觀點而言,該處理器220即判斷該無人機300於該第一平面10上和該第一平面中心點11位於同一位置上。而如圖7A、圖7B和圖7C所示意的例子,該處理器220根據該定位資訊判斷該第二電波訊號之該第二訊號強度和該第四電波訊號之該第四訊號強度相同時,該無人機300於該第一平面10上相對於該第一平面中心點11同位於南北向的軸線上。
When the
請參閱圖8和圖2所示,該電波接收單元200進一步包括一GPS天線單元230,GPS即為全球定位系統(Global Positioning System)。該GPS天線單元230電連接該處理器220,且該GPS天線單元230供接收一GPS訊號230S以產生導
航至一目的座標的一GPS導航資訊和一GPS定位資訊,且將該GPS導航資訊和該GPS定位資訊輸出至該處理器220。該處理器220根據該定位資訊修正該GPS定位資訊,且將該GPS導航資訊和該GPS定位資訊輸出至該無人機300。該GPS定位資訊之所以需要受到根據該定位資訊的修正,係因為該GPS定位資訊所倚賴的GPS系統僅以1Hz的更新速率釋出定位之訊息。本新型使用2.4GHz或是5.8GHz頻段時可做遠高於1Hz的定位頻率,以利該無人機300做出每秒10至100次的定向導航。因此,本新型可協助該無人機300在使用GPS導航時更精確的定位該無人機300的現在位置,以利該無人機300更精確且有效率的飛行至一目的地。在一實施例中,該目的地為該電波發射單元100所處之位置。該處理器220係透過監控4個byte的該定位資訊,協助導航該無人機300使4個byte的該定位資訊相等,以利協助該GPS天線單元230將該無人機300導航至該目的地,即引導該無人機300飛至發射該些電波訊號的該電波發射單元100之所處位置。
Please refer to FIG. 8 and FIG. 2 . The radio
該電波接收單元200所使用的該接收天線210為低指向性的一天線,以利以較為廣闊的接收角度接收該些電波訊號。在本實施例中,該電波接收單元200與該電波接收單元200內的該接收天線210係設置於該無人機300機腹的一電路板310上。該電路板310電性連接該無人機300的系統,以利該電波接收單元200內的該處理器220和該無人機300通訊傳遞方位與導航資訊。
The receiving
本新型之該微型電波定位裝置使用該電波發射單元100所產生之該些電波訊號進行定位,相較於影像或是光學的無人機定位方式,本新型較為可靠,因為無論在強光的環境或是夜間低光度的環境下均可正常運作。並且,相較於影像或是光學的無人機定位方式,本新型之該些指向性發射天線120較耐髒汙且耐震動,無需擔憂光學鏡片受損或是受到遮蔽,因此可靠度較高。
The miniature radio wave positioning device of the present invention uses the radio wave signals generated by the radio
100:電波發射單元 100: Radio wave transmitting unit
110:發射器固定座 110: Transmitter holder
112:傾斜固定孔 112: Inclined fixing hole
120:指向性發射天線 120: Directional transmitting antenna
121:第一指向性發射天線 121: First directional transmitting antenna
122:第二指向性發射天線 122: Second directional transmitting antenna
123:第三指向性發射天線 123:Third directional transmitting antenna
124:第四指向性發射天線 124: The fourth directional transmitting antenna
200:電波接收單元 200: Radio wave receiving unit
300:無人機 300: Drone
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW112204154U TWM645329U (en) | 2023-05-02 | 2023-05-02 | Miniature Radio Wave Positioning Device |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
TW112204154U TWM645329U (en) | 2023-05-02 | 2023-05-02 | Miniature Radio Wave Positioning Device |
Publications (1)
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---|---|
TWM645329U true TWM645329U (en) | 2023-08-21 |
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ID=88560322
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
TW112204154U TWM645329U (en) | 2023-05-02 | 2023-05-02 | Miniature Radio Wave Positioning Device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWM645329U (en) |
-
2023
- 2023-05-02 TW TW112204154U patent/TWM645329U/en unknown
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