The invention relates to an UAV indoor positioning system and method with obstacle avoidance function, belonging to the field of UAV positioning technology. The invention collects the indoor 3D point cloud image in real time by the lidar system, and detects the plane and the distance between the plane of the 3D point cloud image and the position of the UAV to obtain the distance between the current position of the UAV and the obstacle; acquires the distance between the UWB tag on the UAV and the positioning base station in real time by the UWB system, calculates and corrects the distance between the UWB tag and the positioning base station The coordinates of the UWB tag on the UAV are calculated, and the horizontal translation between the target position and the current position of the UAV is calculated. The central control module is used to receive the signals of the lidar system and the UWB system, and sends out control instructions to control the precise flight of the UAV.
【技术实现步骤摘要】
具备避障功能的无人机室内定位系统及方法
本专利技术涉及具备避障功能的无人机室内定位系统及方法,属于无人机定位
技术介绍
由于科学水平的进步,无人机所涉及的领域越来越广,无论是在军事还是民用领域,都具有十分广阔的应用前景。无人机研究的第一步就是对其进行定位与导航。为解决室内定位的问题,各科研机构以及创业型公司等在室内定位方面开展了大量研究,旨在找到一套有效的室内定位解决方案。目前国内外研究的无人机定位主要包括:第一种:基于GPS或北斗等的卫星定位系统。但其应用在室外定位,因室内无法稳定接收到卫星信号,故不适用于室内定位。第二种:基于WIFI的定位。其便利性强,但由于信号在传播中会收到折射、反射、非视距因素、信号死角及2.4GHz等高频段干扰,定位误差较大。第三种:基于蓝牙的定位。其基于三角定位法,定位精准,但蓝牙模块本身为低功耗芯片,定位信号功率有效,易受干扰,不适合在大室内环境中使用。第四种:UWB超宽带室内定位系统。其采用超宽带脉冲信号,通过预设的传感器对信号标签进行追踪分析,多径分辨能力强,精度高,但该类定位系统需要在室内布置用于定位的传感器,成本高,定位范围有限,可移植性差。第五种:激光Lidar技术,由于采用激光扫描的办法,定位精度高,可靠性高,但是价格昂贵,64线3D扫描的激光雷达普遍在60万人民币左右,为前述四种方案的几十倍甚至上百倍价格,且设备本身质量重、体积大,需要较大的无人机才能搭载,不适合室内飞行。综上所述,现有的室内定位技术在定位精度、成本、稳定性、可移植等方面还无法兼顾,造成室内定位技术发展缓慢。近些年,随着无人机技术的快 ...
【技术保护点】
1.一种具备避障功能的无人机室内定位系统,其特征在于:包括:激光雷达(1)系统:实时采集室内3D点云图像,并检测3D点云图像的平面及平面与无人机所在位置的距离以获取无人机当前位置与障碍物的距离;UWB系统包括定位基站(4)、安装在无人机上的UWB标签(5)、UWB解算器(6)和滤波器(7),用于实时获取无人机上的UWB标签(5)到定位基站(4)的距离、解算并修正无人机上的UWB标签(5)的坐标,并计算无人机的目标位置与其当前位置的水平平移量;中央控制模块(8):分别与激光雷达(1)系统和UWB系统连接,用于接收激光雷达(1)系统和UWB系统的信号,并发出控制指令以控制无人机的飞行;飞行控制驱动器(9):与中央控制模块(8)连接,用于接收中央控制模块(8)的控制指令并发出驱动信号驱动无人机飞行;伺服电机(10):与飞行控制驱动器(9)连接,安装于无人机上接收飞行控制驱动器(9)的驱动信号并运转;地面站PC机(11):通过无线通信模块与中央控制模块(8)连接并进行数据传输,以对无人机的实时监控。
【技术特征摘要】
1.一种具备避障功能的无人机室内定位系统,其特征在于:包括:激光雷达(1)系统:实时采集室内3D点云图像,并检测3D点云图像的平面及平面与无人机所在位置的距离以获取无人机当前位置与障碍物的距离;UWB系统包括定位基站(4)、安装在无人机上的UWB标签(5)、UWB解算器(6)和滤波器(7),用于实时获取无人机上的UWB标签(5)到定位基站(4)的距离、解算并修正无人机上的UWB标签(5)的坐标,并计算无人机的目标位置与其当前位置的水平平移量;中央控制模块(8):分别与激光雷达(1)系统和UWB系统连接,用于接收激光雷达(1)系统和UWB系统的信号,并发出控制指令以控制无人机的飞行;飞行控制驱动器(9):与中央控制模块(8)连接,用于接收中央控制模块(8)的控制指令并发出驱动信号驱动无人机飞行;伺服电机(10):与飞行控制驱动器(9)连接,安装于无人机上接收飞行控制驱动器(9)的驱动信号并运转;地面站PC机(11):通过无线通信模块与中央控制模块(8)连接并进行数据传输,以对无人机的实时监控。2.根据权利要求1所述的具备避障功能的无人机室内定位系统,其特征在于:激光雷达(1)系统包括依次连接的激光雷达(1)、点云生成器(2)和参数计算模块(3),参数计算模块(3)与中央控制模块(8)连接。3.根据权利要求2所述的具备避障功能的无人机室内定位系统,其特征在于:激光雷达(1)水平安装于无人机背部,...
【专利技术属性】
技术研发人员:周君,路朝阳,安树怀,王奉冲,于强,吴石书,刘学松,肖文军,林柏桦,
申请(专利权)人:国网山东省电力公司青岛供电公司,国家电网公司,
类型:发明
国别省市:山东,37
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