本发明专利技术涉及无人机导航技术领域，且公开了一种大型无人机的导航定位装置，包括电子罗盘、里程计、光电码盘、航迹推算设备、天线、GPS接收机、超声波传感器、红外传感器、避障系统、加速度计、陀螺、预处理系统、滤波器、导航计算机、安全保障模块和计策管理模块；电子罗盘、里程计和光电码盘均与航迹推算设备通讯连接。该大型无人机的导航定位装置，采用GPS导航系统作为主要导航，由于移动中的GPS接收机定位精度受到卫星信号状况和道路环境的影响，同时还受到时钟误差、传播误差、接收器噪声等诸多因素的影响，因此将惯性导航系统和超声和红外导航作为辅助，可解决GPS动态环境中的信号失锁和周期问题，加强了系统的抗干扰能力。加强了系统的抗干扰能力。加强了系统的抗干扰能力。
【技术实现步骤摘要】
一种大型无人机的导航定位装置
[0001]本专利技术涉及无人机导航
，具体为一种大型无人机的导航定位装置。
技术介绍
[0002]无人驾驶飞机简称无人机，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行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。
[0003]近年来，无人机在军事民事领域得到了越来越多的应用，无人机的导航问题是限制其发展的决定性因素，目前无人机的导航系统容易受到干扰，因此在精度上存在问题，为此我们提出了一种大型无人机的导航定位装置。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供了一种大型无人机的导航定位装置。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：一种大型无人机的导航定位装置，包括电子罗盘、里程计、光电码盘、航迹推算设备、天线、GPS接收机、超声波传感器、红外传感器、避障系统、加速度计、陀螺、预处理系统、滤波器、导航计算机、安全保障模块和计策管理模块；
[0006]电子罗盘、里程计和光电码盘均与航迹推算设备通讯连接，航迹推算设备获取无人机惯性元件的观测量，并推导出无人机位置速度导航参数；
[0007]GPS接收机通过天线接收卫星发出的信号，并进行分析确定无人机位置；
[0008]超声波传感器和红外传感器均与避障系统通讯连接，超声波传感器通过发射探头发射出超声波，超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置，可通过避障系统计算出障碍物距离；
[0009]加速度计和陀螺均与预处理系统通讯连接，通过加速度计和陀螺测量无人机的惯导位置和速度信息，并在预处理系统中对信息进行整理；
[0010]航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统均与滤波器通讯连接，航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统将实时采集的数据传递到滤波器中，利用数据修正航向；
[0011]滤波器与导航计算机通讯连接，导航计算机分别与安全保障模块和计策管理模块通讯连接。
[0012]优选的，滤波器采用联邦卡尔曼滤波器，可实时地估计系统的误差状态，然后依据最小均方误差估计的控制规律，对导航精度进行反馈修正，从而提高整个系统的导航精度。
[0013]优选的，安全保障模块根据导航计算机反馈的实时信息，检测无人机是否存在故障，若检测到故障，则按照所对应级别进行相应的处理，实时保证无人机的飞行安全。
[0014]优选的，决策管理模块是无人机核心部件，一方面根据地面站无线电发送的遥控
命令来选择飞机飞行模态，另一方面进行航线控制，实现到达目标点的判断，航线的切换以及任务的开启。
[0015]优选的，导航计算机主要负责导航数据处理，经过导航计算可以获得风场估计信息、航程推算、飞机的实时位置信息、飞机航向角控制量等数据，为导航决策提供可靠的依据。
[0016]优选的，加速度计、陀螺均和预处理系统构成惯性导航系统，用于辅助GPS接收机在惯导位置和速度信息的辅助下，改善捕获、跟踪和再捕获能力。
[0017]与现有技术对比，本专利技术具备以下有益效果：
[0018]该大型无人机的导航定位装置，采用GPS导航系统作为主要导航，由于移动中的GPS接收机定位精度受到卫星信号状况和道路环境的影响，同时还受到时钟误差、传播误差、接收器噪声等诸多因素的影响，因此将惯性导航系统和超声和红外导航作为辅助，可解决GPS动态环境中的信号失锁和周期问题，加强了系统的抗干扰能力，配合无人机具体参数和惯导位置以及速度信息的辅助下，改善捕获、跟踪和再捕获能力，实现导航系统中的信息互补，构成一个多功能且高精度的冗余系统。
附图说明
[0019]图1为本专利技术结构示意图。
具体实施方式
[0020]为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0021]请参阅图1，一种大型无人机的导航定位装置，包括电子罗盘、里程计、光电码盘、航迹推算设备、天线、GPS接收机、超声波传感器、红外传感器、避障系统、加速度计、陀螺、预处理系统、滤波器、导航计算机、安全保障模块和计策管理模块；
[0022]电子罗盘、里程计和光电码盘均与航迹推算设备通讯连接，航迹推算设备获取无人机惯性元件的观测量，并推导出无人机位置速度导航参数；
[0023]GPS接收机通过天线接收卫星发出的信号，并进行分析确定无人机位置；
[0024]超声波传感器和红外传感器均与避障系统通讯连接，超声波传感器通过发射探头发射出超声波，超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置，可通过避障系统计算出障碍物距离；
[0025]加速度计和陀螺均与预处理系统通讯连接，通过加速度计和陀螺测量无人机的惯导位置和速度信息，并在预处理系统中对信息进行整理；
[0026]航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统均与滤波器通讯连接，航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统将实时采集的数据传递到滤波器中，利用数据修正航向；
[0027]滤波器与导航计算机通讯连接，导航计算机分别与安全保障模块和计策管理模块通讯连接。
[0028]滤波器采用联邦卡尔曼滤波器，可实时地估计系统的误差状态，然后依据最小均方误差估计的控制规律，对导航精度进行反馈修正，从而提高整个系统的导航精度。
[0029]安全保障模块根据导航计算机反馈的实时信息，检测无人机是否存在故障，若检测到故障，则按照所对应级别进行相应的处理，实时保证无人机的飞行安全。
[0030]决策管理模块是无人机核心部件，一方面根据地面站无线电发送的遥控命令来选择飞机飞行模态，另一方面进行航线控制，实现到达目标点的判断，航线的切换以及任务的开启。
[0031]导航计算机主要负责导航数据处理，经过导航计算可以获得风场估计信息、航程推算、飞机的实时位置信息、飞机航向角控制量等数据，为导航决策提供可靠的依据。
[0032]加速度计、陀螺均和预处理系统构成惯性导航系统，用于辅助GPS接收机在惯导位置和速度信息的辅助下，改善捕获、跟踪和再捕获能力。
[0033]以上实施例仅为本专利技术的示例性实施例，不用于限制本专利技术，本专利技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本专利技术的实质和保护范围内，对本专利技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本专利技术的保护范围内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大型无人机的导航定位装置，其特征在于：包括电子罗盘、里程计、光电码盘、航迹推算设备、天线、GPS接收机、超声波传感器、红外传感器、避障系统、加速度计、陀螺、预处理系统、滤波器、导航计算机、安全保障模块和计策管理模块；电子罗盘、里程计和光电码盘均与航迹推算设备通讯连接，航迹推算设备获取无人机惯性元件的观测量，并推导出无人机位置速度导航参数；GPS接收机通过天线接收卫星发出的信号，并进行分析确定无人机位置；超声波传感器和红外传感器均与避障系统通讯连接，超声波传感器通过发射探头发射出超声波，超声波在介质中遇到障碍物而返回到接收装置，可通过避障系统计算出障碍物距离；加速度计和陀螺均与预处理系统通讯连接，通过加速度计和陀螺测量无人机的惯导位置和速度信息，并在预处理系统中对信息进行整理；航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统均与滤波器通讯连接，航迹推算设备、GPS接收机、避障系统和预处理系统将实时采集的数据传递到滤波器中，利用数据修正航向；滤波器与导航计算机通讯连接，导航计算机分别与安全保障模块和计策管理模块通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种大型无人机的导航定位装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖智麟，崔志华，李卫星，高忠剑，
申请(专利权)人：北京天域航通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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