基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法技术

本发明专利技术公开了一种基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法，涉及无人机引导及精准降落技术领域，该方法是利用UWB技术实现无人机精准引导及精准降落，在静止或者移动平台的四周放置三个及三个以上的UWB模块，基站模块越多，移动站在基站的平台上的位置越精准，该方法基于成本和精确度考虑选择四个UWB放置四周，当一个UWB出现问题时，其余模块一定能够定位，精度会下降但不影响定位及降落，在恶劣环境实现精准定位。在无人机执行规划好的任务回预先设置的HOME点时，由GPS引导到一定范围(一般为7m)后UWB生效(UWB定位范围为15米)，获得无人机精准位置，从而进行引导并实现精准、自动降落。

【技术实现步骤摘要】
基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法
本专利技术涉及无人机引导及精准降落
，特别涉及一种基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法。
技术介绍
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用。无人机的降落技术直接影响到无人机的顺利回收，影响到无人机的使用寿命。目前常见的无人机引导及降落技术有两种，其一是图像识别技术，该技术有两种实现方法：一种方法是，使用无人机机载图像识别设备识别地面目标降落点，获得目标降落点与无人机的相对位置，来引导无人机降落。另一种方法是，使用置于的地面的图像识别设备识别无人机相对于降落点的位置，来引导无人机降落。但是，图像识别技术容易受到环境光照、背景纹理等因素的影响，识别率不高，无法做到高可靠、全天候的无人机精准降落。其二是GPS定位技术，然而由于GPS信号穿透力差，极易受地面建筑物和树丛的影响而失效，且GPS误差范围大，无法达到厘米级定位，无法实现精准降落。传统的定位技术是GPS定位或者北斗定位，但其精度太差，受环境影响严重，只能大范围引导，无法实现精准定位并实现自动降落。其次，图像引导定位技术有以下几种缺陷：1、精度高但受环境影响较大；2、定位范围小；3、无人机姿态的变化导致定位距离发生较大的变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法，针对现有无人机精准引导及精准降落方法可靠性低、受遮挡严重、无法实现全天候降落的缺陷，采用UWB定位技术实现操作简单、具有穿透性、精度高、全天候的无人机精准降落。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法包括无人机和移动及固定降落平台，无人机的任意位置安装配置完成的无人机端UWB模块，提供5V电源，使其正常工作，通过串口将移动站的位置信息发给无人机，移动及固定降落平台四角分别安装有a0号UWB基站、a1号UWB基站、a2号UWB基站、a3号UWB基站，提供5V电源，使其UWB模块正常工作，用来定位移动站的位置，移动及固定降落平台中心处设有平台降落目标点，无人机执行任务后由GPS引导到预先设置的HOME点的范围内(7M)，由于GPS误差原因无法提供精准引导，此时无人机端UWB模块得到基站发来的信息从而得到无人机在移动及固定降落平台上的位置信息，实现无人机精准引导，将无人机引导到移动及固定降落平台目标点正上方后，从而实现精准降落。方案组成部分：1、降落平台组成：降落平台中部为目标降落点，静止平台或者移动平台四周安装配置完成的UWB基站，提供5V电源，使其UWB模块正常工作，用来定位移动站的位置。2、无人机组成：无人机的任意位置安装配置完成的移动站UWB模块，提供5V电源，使其正常工作，通过串口将移动站的位置信息发给无人机3、无人机引导及精准降落阶段：飞机执行任务后由GPS引导到预先设置的HOME点的范围内(7M)，由于GPS误差原因无法提供精准引导，此时移动站的UWB模块得到基站发来的信息从而得到无人机在平台上的位置信息，实现无人机精准引导，将无人机引导到平台目标点正上方后，从而实现精准降落。采用以上技术方案的有益效果是：该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法不需要知道基站的精准位置，因此只需要降落平台上的基站伤平台大小设置好，则可以同时实现降落平台静止和运动两种情况下的精准降落，非常适合实现无人机向车顶、船顶等移动平台的降落。同时该方法避免了城区GPS遮挡导致GPS无法定位、图像引导范围小等问题。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。图1是该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法的结构原理图。其中，1-无人机、2-无人机端UWB模块、3-移动及固定降落平台、4-a1号UWB基站、5-a1号UWB基站、6-a2号UWB基站、7-a3号UWB基站、8-平台降落目标点，9-GPS。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法的优选实施方式。图1出示本专利技术基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法的具体实施方式：该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法的原理为：UWB定位技术具有高带宽、低功耗、抗干扰能力强、传输速率高、频谱利用率高、系统容量大、多径分辨率高、科穿透能力强等特点，可对静态及动态目标进行试试定位，它是利用三个及三个以上UWM模块作为基站，另一个UWB模块作为移动站，基站和基站之间通信获得基站间距离，基站和移动站之间通信获得其移动站和多个基站之间距离，通过解算得到移动站在基站平台上的准确位置。该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法是利用UWB技术实现无人机精准引导及精准降落，在静止或者移动平台的四周放置三个及三个以上的UWB模块，基站模块越多，移动站在基站的平台上的位置越精准，本专利技术基于成本和精确度考虑选择四个UWB放置四周，当一个UWB出现问题时，其余模块一定能够定位，但精度会下降，但仍不影响定位及降落。在无人机执行任务回预先设置的HOME点时，由GPS引导到一定范围(一般为7m)后UWB生效，获得无人机精准位置，从而实现引导并实现精准、自动降落，更换目标位置依然能够引导，可应用于移动站降落。如图1所示，该基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法包括无人机1和移动及固定降落平台3，无人机1的任意位置安装配置完成的无人机端UWB模块2，提供5V电源，使其正常工作，通过串口将移动站的位置信息发给无人机1，移动及固定降落平台四角分别安装有a1号UWB基站4、a1号UWB基站5、a2号UWB基站6、a3号UWB基站7，提供5V电源，使其UWB模块正常工作，用来定位移动站的位置，移动及固定降落平台3中心处设有平台降落目标点8，无人机1执行规划好的任务后由GPS9引导到预先设置的HOME点的范围内(大概7M)，由于GPS9误差原因无法提供精准定位，此时无人机端UWB模块2得到基站发来的信息从而得到无人机1在移动及固定降落平台3上的位置信息，实现无人机1精准定位及引导，将无人机1引导到移动及固定降落平台3目标点正上方后，从而实现精准降落。由于UWB是使用超带宽技术，因此不受风雨、光线等环境因素的定位影响，实现了全天候高可靠的无人机1降落，降落精度达到5cm，UWB更新频率达到50Hz，是普通GPS的三倍，保证无人机1定位及降落精度，提高实时性；同时，由于不要求基站静止，可以实现移动及固定降落平台3运动情况下的精准降落。UWB定位技术具有高带宽、低功耗、抗干扰能力强、传输速率高、频谱利用率高、系统容量大、多径分辨率高、科穿透能力强等特点，可对静态及动态目标达到精准定位。以上的仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法，其特征在于：所述基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法包括无人机(1)和移动及固定降落平台(3)，无人机(1)的任意位置安装配置完成的无人机端UWB模块(2)，提供5V电源，使其正常工作，通过串口将移动站的位置信息发给无人机(1)，移动及固定降落平台四角分别安装有a0号UWB基站(4)、a1号UWB基站(5)、a2号UWB基站(6)、a3号UWB基站(7)，提供5V电源，使其UWB模块正常工作，用来定位移动站的位置，移动及固定降落平台(3)中心处设有平台降落目标点(8)，无人机(1)执行任务后由GPS(9)引导到预先设置的HOME点的范围内(7M)，由于GPS(9)误差原因无法提供精准引导，此时无人机端UWB模块(2)得到基站发来的信息从而得到无人机(1)在移动及固定降落平台(3)上的位置信息，实现无人机(1)精准引导，将无人机(1)引导到移动及固定降落平台(3)目标点正上方后，从而实现精准降落。

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法，其特征在于：所述基于UWB的无人机精准引导及自动降落方法包括无人机(1)和移动及固定降落平台(3)，无人机(1)的任意位置安装配置完成的无人机端UWB模块(2)，提供5V电源，使其正常工作，通过串口将移动站的位置信息发给无人机(1)，移动及固定降落平台四角分别安装有a0号UWB基站(4)、a1号UWB基站(5)、a2号UWB基站(6)、a3号UWB基站(7)，提供5V电源，使其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉龙，赵强，范腾腾，
申请(专利权)人：北京领航智能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11