一种基于RFID集群内部导航定位装置、无人机、飞行器制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于集群控制与导航定位技术领域，公开了一种基于RFID集群内部导航定位装置、无人机、飞行器，IMU提供连续实时的全量导航信息；GPS与IMU相连接，用于辅助IMU完成速度、位置和水平姿态的信息修正；磁力计与IMU相连接，用于辅助IMU完成航向的信息修正；气压计与IMU相连接，用于辅助IMU完成高度信息的修正；导航控制处理器与IMU相连接，按照规划的路线完成机动控制功能。通过相对导航的方式，利用集群内正常单体的定位信息辅助出现异常的单体完成定位，提升集群整体的定位能力。RFID技术可以实现一定范围内物体的识别，兼具了测距与识别两项功能，借助该特性建立辅助定位功能，实现集群内部的定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID集群内部导航定位装置、无人机、飞行器
本技术属于集群控制与导航定位
，尤其涉及一种基于RFID集群内部导航定位装置、无人机、飞行器。
技术介绍
大规模集群运动控制的基础是集群定位，要求集群内每个运载体能够按照规划的路线进行运动，完成集群控制任务。对于集群定位而言，其核心是解决集群内相对定位的问题；现有编队、集群定位大多采用的是“单体绝对定位+集群通讯”的方式，由绝对定位反解出集群内部的相对位置关系，这要求保证单体绝对定位的性能。随着集群规模的增加，保证集群内每个单体在整个任务中定位零故障的概率逐渐减低，而对于无人系统单体定位性能的下降极易引起集群内载体的相互碰撞，影响执行任务的效率甚至导致任务失败，因此需要考虑提升集群整体的定位能力。IMU/GPS组合是目前各类运载体平台最常用的导航定位方式，也是集群内每个单体实现绝对定位必备的导航传感器。通过选择高性能的IMU可以提升单体绝对定位能力，从而提升集群整体定位能力，但其尺寸重量大、成本高，不是一种经济的导航方式。另外IMU自身精度随时间发散，当GPS失效时，单纯提升IMU性能也难以在任务周期内保证足够的精度。磁场和重力场等匹配技术能够作为GPS的备份手段，提升无GPS时的单体绝对定位性能，但原理上其绝对定位精度有限，不满足高密度集群的使用要求。总体而言，单纯依赖于绝对定位的集群定位架构难以有效解决目前所面临的问题。另一种思路是建立相对定位关系作为辅助手段，加强集群定位能力。激光雷达和视觉等相关技术可以获得高精度的相对定位关系，但一来激光和视觉传感器的成本高，二来其受环境因素约束无法实现全天候工作，在集群定位工程应用上受限。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)IMU/GPS组合当GPS失效时，靠单纯提升IMU的性能在任务周期内导航精度较低。(2)磁场和重力辅助技术手段可在GPS失效时辅助定位，但精度相对较低，难以满足高密度集群使用要求。(3)激光、视觉等相关技术成本高且无法全天候工作使用受限。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于RFID集群内部导航定位装置。本技术是这样实现的，基于RFID集群内部导航定位装置包括：IMU，提供连续实时的全量导航信息GPS，与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成速度、位置和水平姿态的信息修正；磁力计，与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成航向的信息修正；气压计，与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成高度信息的修正；导航控制处理器，与所述IMU相连接，用于利用修正后的实时定位信息和任务规划的位置信息生成控制指令，控制运载体生成机动，按照规划的路线完成机动控制功能。进一步，所述导航控制处理器还连接与外部进行数据通信的识别通讯模块。进一步，所述识别通讯模块包括RFID装置和通讯模块，所述RFID装置和通讯模块无线连接。进一步，所述RFID装置由RFID读写器、RFID标签及天线组成，RFID标签与RFID读写器之间通过耦合元件相连接，所述RFID读写器连接有与进行无线信号传输的天线。本技术的另一目的在于提供一种搭载有所述基于RFID集群内部导航定位装置的无人机。本技术的另一目的在于提供一种搭载有所述基于RFID集群内部导航定位装置的飞行器。综上所述，本技术的优点及积极效果为：本技术建立集群内部的交互机制，通过相对导航的方式，利用集群内正常单体的定位信息辅助出现异常的单体完成定位，提升集群整体的定位能力。RFID技术可以实现一定范围内物体的识别，其兼具了测距与识别两项功能，借助该特性建立辅助定位功能，实现集群内部的定位，帮助实现集群控制。利用RFID标签唯一性和RFID识别距离的可控性，在集群内建立起局部通讯网络，利用局部通讯网络内其他载体的信息辅助定位，完成集群控制。本技术具有成本低、系统复杂性小、可扩展性强、适用于二维/三维集群控制等优点。本技术单独RFID一套系统的成本在百元级别，而现有技术激光雷达和摄像头实现对应的全方位识别成本至少在千元级别。本技术在少量GPS失效时，利用集群内部其他飞机的位置信息完成辅助定位。附图说明图1是本技术实施例提供的基于RFID集群内部导航定位装置的实物图；图中：1、通讯模块；2、识别通讯模块；3、IMU；4、GPS；5、磁力计；6、气压计；7、导航控制处理器；8、RFID读写器；9、RFID标签；10、天线。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术的IMU、GPS、气压计、磁力计实时将测量得到的传感器信息发送给导航控制处理器进行导航信息的融合处理。本技术提供的RFID读写器和RFID标签实时检测进入到安全范围内的其他载体，当检测到载体进入安全范围时，通过通讯模块与对应载体建立通讯，同时对应载体将其实时定位结果发送给导航控制处理器。本技术提供的导航控制处理器接收IMU、GPS、气压计、磁力计以及通讯模块发送的信息，判断各传感器状态，并根据传感器状态完成导航信息融合和控制指令的生成，完成控制决策。针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于RFID集群内部导航定位装置，下面结合附图1对本技术作详细的描述。识别通讯模块2，用于实现对应的单体之间建立起通讯联系，实现集群内局部通讯的建立，同时以设定的RFID识别距离作为辅助信息，辅助完成集群内部的定位。其中，识别通讯模块2的品牌为：SIEMENS，型号为6GK7343-1EX30-0XE0。本技术实施例提供的基于RFID集群内部导航定位装置包括：IMU3、GPS4、磁力计5、气压计6和导航控制处理器7。IMU3与GPS4、磁力计5、气压计6组合实现导航定位功能。IMU3敏感运载体自身的角速度和加速度并利用敏感到的信息完成导航解算，IMU3能够提供连续实时的全量导航信息，但其随时间发散，需要其他传感器提供参考信息辅助修正。这里选择的辅助传感器包括但不限于GPS4、磁力计5和气压计6，其中GPS4辅助IMU3完成速度、位置和水平姿态的信息修正，磁力计5辅助IMU3完成航向的信息修正，气压计6辅助IMU3完成高度信息的修正。导航控制处理器7实现控制功能，利用修正后的实时定位信息和任务规划的位置信息生成控制指令，控制运载体生成机动，按照规划的路线完成机动。其中，IMU3的品牌为：SUNLEPHANT，型号为：GY-85传感器；GPS4的品牌为：华芝杰，型号为：UBX-G7020-KT；导航控制处理器7的型号为：STM32F103RET6。所述的识别通讯模块2包括：RFID装置和通讯模块1。RFID是一种利用无线射频方式进行非接触通信的系统，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RFID集群内部导航定位装置，其特征在于，所述基于RFID集群内部导航定位装置包括：/n用于提供连续实时全量导航信息的IMU；/n与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成速度、位置和水平姿态的信息修正的GPS；/n与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成航向的信息修正的磁力计；/n与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成高度信息的修正的气压计；/n与所述IMU相连接，用于利用修正后的实时定位信息和任务规划的位置信息生成控制指令，控制运载体生成机动，按照规划的路线完成机动控制的导航控制处理器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID集群内部导航定位装置，其特征在于，所述基于RFID集群内部导航定位装置包括：
用于提供连续实时全量导航信息的IMU；
与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成速度、位置和水平姿态的信息修正的GPS；
与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成航向的信息修正的磁力计；
与所述IMU相连接，用于辅助IMU完成高度信息的修正的气压计；
与所述IMU相连接，用于利用修正后的实时定位信息和任务规划的位置信息生成控制指令，控制运载体生成机动，按照规划的路线完成机动控制的导航控制处理器。


2.如权利要求1所述的基于RFID集群内部导航定位装置，其特征在于，所述导航控制处理器还连接与外部进行数据通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冲，周超，
申请(专利权)人：一飞海南科技有限公司，
类型：新型
国别省市：海南;46