无人机的跟踪组件及数据传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机的跟踪组件及数据传输系统。所述跟踪组件包括：跟踪器和控制器；所述跟踪器和所述控制器电连接；所述控制器用于获取所述无人机的飞行数据和所述跟踪组件的跟踪数据，并根据所述飞行数据和所述跟踪数据控制所述跟踪器，以跟踪所述无人机。本发明专利技术实现了对无人机的高精度跟踪，为实现无人机的超远距离、稳定通信提供可能。

UAV tracking components and data transmission system

【技术实现步骤摘要】
无人机的跟踪组件及数据传输系统
本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种无人机的跟踪组件及数据传输系统。
技术介绍
目前，无人机广泛应用于航拍，可以使拍摄角度更加新颖，吸引人，因此受到很多摄像师的追捧。随着世界经济迅速发展，航空技术突飞猛进，对无人机的应用需求越来越广泛。例如，利用无人机拍摄监控救援队无法进入的灾区的受灾情况，此时需要实时获取无人机拍摄的视频数据。然而，目前无人机只能进行近距离通信，也即只能将视频数据传输至近距离范围内的地面设备(遥控器或计算机)，这显然不利于救援行动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中无人机的视频数据只能进行近距离传输的缺陷，提供一种无人机的跟踪组件及数据传输系统。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种无人机的跟踪组件，所述跟踪组件包括：跟踪器和控制器；所述跟踪器和所述控制器电连接；所述控制器用于获取所述无人机的飞行数据和所述跟踪组件的跟踪数据，并根据所述飞行数据和所述跟踪数据控制所述跟踪器，以跟踪所述无人机。较佳地，所述跟踪器包括跟踪天线；所述无人机包括定向天线；所述控制器包括：IMU(惯性测量单元)、计算单元和控制单元；所述计算单元用于根据所述飞行数据和所述跟踪数据，并基于地心补偿算法计算东北天坐标系下的所述跟踪天线与所述定向天线的向量角度；所述IMU用于测量所述跟踪组件的姿态角；所述控制单元用于根据所述向量角度和所述姿态角控制所述跟踪器。较佳地，所述计算单元具体包括：第一计算子单元和第二计算子单元；所述第一计算子单元用于根据所述飞行数据和所述跟踪数据计算所述无人机与所述跟踪组件之间的距离和高度差值；所述第二计算子单元用于基于所述地心补偿算法，并根据所述距离和所述高度差值计算所述跟踪天线与所述定向天线在东北天坐标系下的俯仰角和航向角，并用所述俯仰角和所述航向角表示所述向量角度。较佳地，所述控制单元具体用于根据所述向量角度和所述姿态角进行PID控制运算，并控制所述跟踪器。较佳地，所述控制单元包括：运算子单元和控制子单元；所述运算子单元用于根据所述向量角度和所述姿态角生成偏差信号，并对所述偏差信号进行所述PID控制运算，生成控制信号；所述控制子单元用于根据所述控制信号控制所述跟踪器。较佳地，所述控制单元还包括：优化子单元；所述优化子单元用于采用二次型性能指标函数来优化所述PID控制运算的比例系数、积分系数和微分系数。一种无人机的数据传输系统，所述数据传输系统包括：数据传输组件和上述任意一项所述的跟踪组件；所述数据传输组件用于在所述跟踪组件跟踪所述无人机时，获取所述无人机的视频数据。较佳地，所述数据传输系统为双链路系统。较佳地，所述数据传输系统还包括：通信模块；所述通信模块用于通过所述双链路系统将所述视频数据和所述飞行数据发送至地面站和/或PC和/或云服务器；和/或，所述通信模块还用于将接收到的控制指令发送至所述无人机。较佳地，所述数据传输系统还包括遥控器；所述遥控器用于生成控制指令并通过所述双链路系统发送至所述无人机。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术实现了对无人机的高精度跟踪，为实现无人机的超远距离、稳定通信提供可能。附图说明图1为本专利技术实施例1的无人机的跟踪组件的模块示意图。图2为本专利技术实施例2的无人机的数据传输系统的模块示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1本实施例提供一种无人机的跟踪组件，用于实现对无人机的高精度跟踪，如图1所示，该跟踪组件包括：跟踪器11和控制器12。跟踪器11与控制器12电连接。跟踪器包括跟踪天线；无人机包括定向天线。控制器12用于获取无人机的飞行数据和跟踪组件的跟踪数据，并根据飞行数据和跟踪数据控制跟踪器，实现对无人机的跟踪。其中，飞行数据包括无人机的GPS(全球定位系统)位置信息(例如经纬度)和速度。跟踪数据包括跟踪组件的GPS位置信息(例如经纬度)、速度、角速度和加速度。优选地，跟踪组件的角速度和加速度可通过IMU获取。具体的，控制器12包括：采集单元121、计算单元122、控制单元123和IMU124。计算单元122和IMU124均与控制单元123电连接，计算单元122还与采集单元121电连接。采集单元121用于采集飞行数据和跟踪数据，并将采集的数据发送给计算单元122。计算单元122用于根据飞行数据和跟踪数据，并基于地心补偿算法计算东北天坐标系下的无人机的定向天线与跟踪器的跟踪天线的向量角度。具体的，计算单元包括：第一计算子单元和第二计算子单元。第一计算子单元用于根据飞行数据和跟踪数据计算无人机与跟踪组件之间的距离和高度差值，计算公式如下：height_diff＝(aircraft_alt-tracker_alt)；hori_distance＝sqrtf((aircraft_lat-tracker_lat)2+(aircraft_lon-tracker_lon)2)*L；第二计算子单元用于基于地心补偿算法，并根据距离和高度差值计算跟踪天线与定向天线在东北天坐标系下的俯仰角和航向角，并用该俯仰角和航向角表示所述向量角度，计算公式如下：vector_angle＝(pan_bearing，tilt_bearing)；pan_bearing＝atan2f((aircraft_lon-tracker_lon)*cosf(aircraft_lat)，aircraft_lat-tracker_lat)*R1；tilt_bearing＝atan2f(height_diff，hori_distance)*R2；其中，vector_angle表征向量角度，aircraft_alt表征无人机的高度，tracker_alt表征跟踪组件的高度，aircraft_lon表征无人机的经度，aircraft_lat表征无人机的纬度，tracker_lat表征跟踪组件的纬度，tracker_lon表征跟踪组件的经度，R1、R2和L为常量。其中，R1的取值例如可以是0.0174533，R2的取值例如可以是57.295778，L的取值例如可以是1.113195e5。IMU124用于测量跟踪组件的姿态角。具体的，在东北天坐标系(ENU)下，融合GPS和IMU解算跟踪组件的6纬度状态、3轴姿态角(俯仰角pitch、横滚角roll、偏航角yaw)。控制单元123用于根据向量角度和姿态角控制跟踪器。具体的，控制单元包括：运算子单元、控制子单元和优化子单元。运算子单元用于根据向量角度和姿态角生成偏差信号e(k)，并对偏差信号进行PID控制运算，生成控制信号U(k)。控制子单元用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机的跟踪组件，其特征在于，所述跟踪组件包括：跟踪器和控制器；/n所述跟踪器和所述控制器电连接；/n所述控制器用于获取所述无人机的飞行数据和所述跟踪组件的跟踪数据，并根据所述飞行数据和所述跟踪数据控制所述跟踪器，以跟踪所述无人机。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机的跟踪组件，其特征在于，所述跟踪组件包括：跟踪器和控制器；
所述跟踪器和所述控制器电连接；
所述控制器用于获取所述无人机的飞行数据和所述跟踪组件的跟踪数据，并根据所述飞行数据和所述跟踪数据控制所述跟踪器，以跟踪所述无人机。


2.如权利要求1所述的无人机的跟踪组件，其特征在于，所述跟踪器包括跟踪天线；
所述无人机包括定向天线；
所述控制器包括：IMU、计算单元和控制单元；
所述计算单元用于根据所述飞行数据和所述跟踪数据，并基于地心补偿算法计算东北天坐标系下的所述跟踪天线与所述定向天线的向量角度；
所述IMU用于测量所述跟踪组件的姿态角；
所述控制单元用于根据所述向量角度和所述姿态角控制所述跟踪器。


3.如权利要求2所述的无人机的跟踪组件，其特征在于，所述计算单元具体包括：第一计算子单元和第二计算子单元；
所述第一计算子单元用于根据所述飞行数据和所述跟踪数据计算所述无人机与所述跟踪组件之间的距离和高度差值；
所述第二计算子单元用于基于所述地心补偿算法，并根据所述距离和所述高度差值计算所述跟踪天线与所述定向天线在东北天坐标系下的俯仰角和航向角，并用所述俯仰角和所述航向角表示所述向量角度。


4.如权利要求2所述的无人机的跟踪组件，其特征在于，所述控制单元具体用于根据所述向量角度和所述姿态角进行PID控制运算，并控制所述跟踪器。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙来，
申请(专利权)人：上海峰飞航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31