一种利用超声波和电磁波进行定位的定位方法及定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用超声波和电磁波进行定位的定位方法及定位系统，包括发送机模块、接收机模块，本定位系统简单的利用了电磁波和超声波收发特性，可以实现精确定位，定位精度非常高，达到毫米级别，可以同时为若干个目标进行定位服务，生产和使用成本低，可用于四轴飞行器等无人机的编队飞行，可以安装在地面，用于飞行器的精确起飞、精确位置降落。

A positioning method and positioning system using ultrasonic wave and electromagnetic wave

The invention discloses a positioning using ultrasonic and electromagnetic wave positioning method and system, including the transmitter module, receiver module, the positioning system using a simple electromagnetic wave and ultrasonic transceiver characteristics, can achieve precise positioning, the positioning accuracy is very high, reached millimeter level, can also carry out positioning service for a number of goals the production and use, low cost, can be used for four axis aircraft formation flight of UAV, can be installed on the ground, accurate precise location for aircraft takeoff and landing.

【技术实现步骤摘要】
一种利用超声波和电磁波进行定位的定位方法及定位系统
本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种利用超声波和电磁波进行定位的定位方法及定位系统。
技术介绍
很多人都在研究四轴飞行器编队飞行，而编队飞行的难点就是四轴飞行器之间的相互定位，现有的一种图像比对定位技术，由于其要处理和比对的图像信息多，运算复杂，准确定位需要一定的时间，所以很难做到快速实时定位，一个定位系统很难做到对多架无人机同时定位，该定位系统还需要高分辨率的摄像机和高级的图像处理技术，因此整个定位系统成本比较高；现有的一种基站定位技术，其原理是测量电磁波的传播时间，进而测量距离，进而算出空间坐标实现定位。因为电磁波的速度非常快，很难测量出精确的时间，因此定位精度不高，只能达到10到30厘米的精度。此技术还有一个地面中间站，统一接收所有的定位信息，再处理定位信息，才能生成空间定位坐标，再将空间定位坐标传给无人机实现定位。当需要同时对很多无人机定位时，地面中间站无法同时处理那么多的定位信息，生成空间定位坐标，因此此定位方法很难实现同时对多个目标实时定位；现有的GPS全球定位系统以及中国北斗定位系统等由于其需要发射卫星，因此成本非常高，技术非常复杂，由于受系统的时钟误差、时钟漂移和电流层附加延迟等的影响，GPS和北斗的定位精度很低，只能达到米级别，民用GPS定位精度是10米左右。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，本定位系统简单的利用了电磁波和超声波收发特性，可以实现精确定位，定位精度非常高，达到毫米级别，可以同时为若干个目标进行定位服务，生产和使用成本低，可用于四轴飞行器等无人机的编队飞行，可以安装在地面，用于飞行器的精确起飞、精确位置降落。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术手段：本专利技术提供一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，包括发送机模块、接收机模块；所述发送机模块包括至少三个超声波发生器模块：用于发送超声波；第一无线通信模块：用于发送电磁波；温度测量模块：用来检测温度变化，从而确定声速；第一单片机模块：用来控制超声波、电磁波的发送，以及接受温度测量模块的信号，确定声速；四轴飞行器：作为设备载体；若干个第一LED灯组：用于提示超声波、电磁波的发送；第一电源装置：用于给发送机模块供电；所述第一LED灯组分别与超声波发生器模块、第一无线通信模块电连接，所述超声波发生器模块、第一无线通信模块、温度测量模块与第一单片机模块电连接，所述第一无线通信模块设置在四轴飞行器底面正中心；所述接收机模块安装在四轴飞行器上与发送机模块相对应，所述接收机模块包括超声波接收器模块：用于接收超声波；第二无线通信模块：用于接收电磁波；显示屏：用于显示坐标信息；第二电源模块：用于给接收机模块供电；若干个第二LED灯组：用于提示超声波、电磁波的接收；第二单片机模块：用于分析超声波信号、电磁波信号，以超声波发生器相对位置确定坐标系，结合接收时间与声速，计算超声波发生器相对坐标位置，将数据输送给显示屏显示；所述第二LED灯组分别与超声波接收器模块、第二无线通信模块电连接，所述超声波接收器模块、第二无线通信模块、显示屏、第二电源模块与第二单片机模块电连接。进一步的，所述第一LED灯组、第二LED灯组包括一个红灯和一个绿灯。进一步的，所述发送机模块包括三个超声波发生器模块。本专利技术的有益效果：本专利技术结构简单，使用方便，简单的利用了电磁波和超声波，便可以实现精确定位，定位精度非常高，达到毫米级别，可以同时为若干个目标进行定位服务，生产和使用成本低，可用于四轴飞行器等无人机的编队飞行，可以安装在地面，用于飞行器的精确起飞、精确位置降落。附图说明图1为本专利技术的实施例的系统框图示意图；具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1：如图1所示，本实施例提供一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，包括发送机模块1、接收机模块2；超声波传播速度是340米每秒，电磁波传播速度是300000000米每秒，由于电磁波的速度与声速的巨大差距，当以光速移动30米距离时，以声速移动的距离是30÷300000000×340＝0.000034米＝0.034毫米，电磁波和超声波同时从同一个地点发出，当电磁波传播30米时，超声波传播0.034毫米，相当于还在原地，发送机模块1同时发出超声波和电磁波，接收机模块2先后接收电磁波和超声波，接收到电磁波时计时为T1，接收到超声波时计时为T2，T＝T2-T1便是超声波的传播时间，所以接收机到发送机的距离S＝V×T，V是声速，距离大小精度非常高，可以达到毫米级别，在整个定位系统开始工作之前，先对准发送机和接收机的初始时间，这样就可以不用每次发送超声波时，都要发送电磁波，隔一段时间，发一次电磁波，对准整个定位系统的时间，以保证定位精度，这样做是为了节约电能，增加定位的工作时间。所述发送机模块1包括三个超声波发生器模块A、B、C：用于发送超声波；第一无线通信模块1-1：用于发送电磁波和温度信号；A、B、C不同时发射超声波，三者之间彼此隔着合适的时间，先由A发射，同时第一无线通信模块1-1发出电磁波；再到B发射，同时第一无线通信模块1-1发射电磁波；再到C发射，同时第一无线通信模块1-1发射电磁波，一直轮流下去，不断的向外界发出定位信号；温度测量模块1-2：用来检测温度变化，把信号通过第一无线通信模块1-1发送给接收机模块2，以便根据温度变化改变声速的具体值，以提高系统定位精度；第一单片机模块1-3：用来控制超声波、电磁波的发送，以及接受温度测量模块的信号；四轴飞行器：作为设备载体；若干个第一LED灯组：分别与超声波发生器模块、第一无线通信模块电连接，用于提示超声波、电磁波的发送，每组包括一个红灯和一个绿灯，与超声波发生器模块连接的绿灯和红灯同时亮表示正在发射超声波，红灯亮而绿灯不亮表示不发射超声波，与第一无线通信模块1-1连接的绿灯亮表示正在通信，红灯亮表示通信中断；第一电源装置1-4：用于给发送机模块供电；所述超声波发生器模块、第一无线通信模块、温度测量模块与第一单片机模块电连接，所述第一无线通信模块1-3设置在四轴飞行器底面正中心；所述接收机模块2安装在四轴飞行器上与发送机模块1相对应，所述接收机模块2包括超声波接收器模块2-1：用于接收超声波；第二无线通信模块2-2：用于接收电磁波；显示屏2-3：用于显示坐标信息；第二电源模块2-4：用于给接收机模块供电；若干个第二LED灯组：分别与超声波接收器模块2-1、第二无线通信模块2-2电连接，用于提示超声波、电磁波的接收，每组包括一个红灯、一个绿灯，与超声波接收器模块2-1连接的红灯亮而绿灯不亮表示接收不到超声波，绿灯和红灯同时亮表示能接收到超声波，与第二无线通信模块2-2连接的绿灯亮而红灯不亮表示正在通信，红灯亮而绿灯不亮表示通信中断。第二单片机模块2-5：与超声波接收器模块2-1、第二无线通信模块2-2、显示屏2-3、第二电源模块2-4电连接，用于分析超声波信号、电磁波信号，以A的位置点为空间坐标原点，AB线为X轴，AC线为Y轴，垂直于ABC组成的平面且过A位置点的直线为Z轴，建立空间直角坐标系，在这个空间坐标系中，三个超声波发射器具有唯一确定的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，其特征在于，包括发送机模块、接收机模块；所述发送机模块包括至少三个超声波发生器模块：用于发送超声波；第一无线通信模块：用于发送电磁波；温度测量模块：用来检测温度变化，从而确定声速；第一单片机模块：用来控制超声波、电磁波的发送，以及接受温度测量模块的信号，确定声速；四轴飞行器：作为设备载体；若干个第一LED灯组：用于提示超声波、电磁波的发送；第一电源装置：用于给发送机模块供电；所述第一LED灯组分别与超声波发生器模块、第一无线通信模块电连接，所述超声波发生器模块、第一无线通信模块、温度测量模块与第一单片机模块电连接，所述第一无线通信模块设置在四轴飞行器底面正中心；所述接收机模块安装在四轴飞行器上与发送机模块相对应，所述接收机模块包括超声波接收模块：用于接收超声波；第二无线通信模块：用于接收电磁波；显示屏：用于显示坐标信息；第二电源模块：用于给接收机模块供电；若干个第二LED灯组：用于提示超声波、电磁波的接收；第二单片机模块：用于分析超声波信号、电磁波信号，以超声波发生器相对位置确定坐标系，结合接收时间与声速，计算超声波发生器相对坐标位置，将数据输送给显示屏显示；所述第二LED灯组分别与超声波接收模块、第二无线通信模块电连接，所述超声波接收模块、第二无线通信模块、显示屏、第二电源模块与第二单片机模块电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，其特征在于，包括发送机模块、接收机模块；所述发送机模块包括至少三个超声波发生器模块：用于发送超声波；第一无线通信模块：用于发送电磁波；温度测量模块：用来检测温度变化，从而确定声速；第一单片机模块：用来控制超声波、电磁波的发送，以及接受温度测量模块的信号，确定声速；四轴飞行器：作为设备载体；若干个第一LED灯组：用于提示超声波、电磁波的发送；第一电源装置：用于给发送机模块供电；所述第一LED灯组分别与超声波发生器模块、第一无线通信模块电连接，所述超声波发生器模块、第一无线通信模块、温度测量模块与第一单片机模块电连接，所述第一无线通信模块设置在四轴飞行器底面正中心；所述接收机模块安装在四轴飞行器上与发送机模块相对应，所述接收机模块包括超声波接收模块：用于接收超声波；第二无线通信模块：用于接收电磁波；显示屏：用于显示坐标信息；第二电源模块：用于给接收机模块供电；若干个第二LED灯组：用于提示超声波、电磁波的接收；第二单片机模块：用于分析超声波信号、电磁波信号，以超声波发生器相对位置确定坐标系，结合接收时间与声速，计算超声波发生器相对坐标位置，将数据输送给显示屏显示；所述第二LED灯组分别与超声波接收模块、第二无线通信模块电连接，所述超声波接收模块、第二无线通信模块、显示屏、第二电源模块与第二单片机模块电连接。2.根据权利要求1所述的一种利用超声波和电磁波进行定位的定位系统，其特征在于，所述第一LED灯组、第二LED灯组包括一个红灯和一个绿灯。3.根据权利要求1中所述的一种利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙宗专，
申请(专利权)人：蒙宗专，
类型：发明
国别省市：江苏,32