本发明专利技术公开一种无人机作业导航定位系统与方法，包括目标跟踪系统、定北仪、全向回射器、接收机、作业无人机，目标跟踪系统根据外部输入的航路和定位目的地参数引导、跟踪作业无人机到达设定的位置；定北仪用于在需要绝对定位坐标时确定目标跟踪系统的与作业无人机视线的方位角；全向回射器用于反射目标跟踪系统发送来的测量信号；接收机用于接收目标跟踪系统发送的作业无人机位置信息，并将位置信号处理后，分发给作业无人机飞控系统，该系统不依赖于卫星，不受强电磁干扰，无需参照物，可在陌生环境下实现导航与定位；激光束的相干性，不易被敌方恶意干扰与截获，保密性强，而且无多径效应，无回收盲区，适合无人机高、低空的导航定位。定位。定位。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机作业导航定位系统与方法
[0001]本专利技术涉及一种无人机作业导航定位系统与方法，属于无人机空中导航与空中定位
技术介绍
[0002]无人机在空中勘察、测绘、位置标示、送货、农田作业、武器演练、侦察与对目标攻击时，需要从出发地出发，飞行至预设地点，然后精确定位在空中，期间需要转移位置，重新定位，作业结束后，还要返回。野外环境存在风，要求精确定位有比较大的难度。另一方面，作业地区往往是一个人迹罕至的陌生区域，或者茫茫大海之中，很难预先设定导航和定位标志。
[0003]目前，无人机常用的导航定位方法有卫星、雷达、惯性导航组件和视觉传感器等手段。如果卫星被摧毁或被干扰，或者卫星信号被遮挡，就无法进行导航；雷达的定位误差较大，也易受干扰，不适用于精确定位；惯性导航组件存在空间位置漂移，并随时间累积，不能实时判断目标的移动；视觉传感器需要参照物才能导航，在大海或没有预设参照物的地区，就不能导航，且不具有夜晚导航能力。
[0004]现有导航系统，都将雷达和激光雷达安装在无人机上，无人机载荷大，小型无人机不适合应用；如果没有卫星定位系统或惯性组件的话，雷达和激光雷达只是个避障系统，不具备点对点导航和精确定位功能。
[0005]因此，需要一种不依赖于卫星、不依赖于雷达、可抗强电磁干扰的无人机作业导航定位系统与方法。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提供一种不依赖于卫星、不依赖于雷达、可抗强电磁干扰的且适用于载荷小无人机的无人机作业导航定位系统与方法。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，一种无人机作业导航定位系统，包括目标跟踪系统、作业无人机，其特征在于：还包括定北仪、全向回射器、通信接收机；所述目标跟踪系统、定北仪设置在地面或车船上，所述全向回射器、通信接收机安装在作业无人机上；所述通信接收机与目标跟踪系统在工作模式、编码方式、性能参数、传输介质上相匹配；所述目标跟踪系统设有用户数据输入接口，所述目标跟踪系统根据外部输入的航路和定位目的地参数引导、跟踪作业无人机通过规划的航路到达设定的位置，或通过用户数据输入接口命令作业无人机返航；所述定北仪用于在需要绝对定位坐标时确定目标跟踪系统与作业无人机视线的方位角；所述全向回射器用于回射目标跟踪系统发送的激光信号；所述通信接收机用于接收目标跟踪系统发送的作业无人机的位置信号，并将位置
信号处理后，分发给作业无人机的飞控系统，控制作业无人机通过规划的航路到达设定的位置。
[0008]目标跟踪系统通过用户数据输入接口，控制作业无人飞机到达作业精准位置，也可以通过用户数据输入接口命令作业无人机返航；目标跟踪系统与作业无人机的导航定位的方法有扫描法与凝视法两种。
[0009]扫瞄法为：目标跟踪系统发射测量激光束，测量激光束由作业无人机和全向回射器反射，被目标跟踪系统接收，目标跟踪系统根据在激光探测器上激光光斑的位置，经处理换算，得到包含作业无人飞机距离和视线角度的三维坐标值；然后，目标跟踪系统通过发射通信激光信号，将三维坐标值发送给作业无人机，作业无人机接收到自身的三维坐标值，与需定位的位置值进行比较，如果两者的偏差大于某个预定的值，则作业无人机的飞控系统控制作业无人机向定位位置方向移动；接下来，目标跟踪系统再次测量作业无人机的位置，并将测量的实时位置值与定位位置值比较，如果偏差大于某个预定的值，则控制激光束往缩小位置偏差的方向偏转。目标跟踪系统测量位置、发送位置、比较位置、偏转光束，作业无人机接收位置值、比较位置、调整位置，地面空中两者周而复始，不断循环，直至作业无人机定位在设定的误差范围内。
[0010]凝视方法为：目标跟踪系统发射测量激光束，测量激光束由作业无人机和全向回射器反射，被目标跟踪系统接收。目标跟踪系统根据在成像探测器上激光光斑的位置，计算出包含作业无人机距离值和视线角的三维坐标值；然后，目标跟踪系统通过发射通信激光信号，将三维坐标值发送给作业无人机，作业无人机接收到自身的位置信息，与需定位的位置值进行比较，如果两者的偏差大于某个预定的值，则作业无人机的飞控系统控制作业无人机向定位位置方向移动；目标跟踪系统测量位置、发送位置，作业无人机接收位置值、比较位置、调整位置，地面空中两者周而复始，不断循环，直至作业无人机定位在设定的误差范围内。
[0011]测量作业无人机位置的任务由地面的目标跟踪系统承担，作业无人机上只安装了小体积的全向回射器和通信激光接收机，因而，减小了作业无人机的载荷，适用小型无人机使用；同时，进行测量的目标跟踪系统固定在地面，作业无人机的晃动，不会影响测量的精度，也无需对测量平台的运动进行补偿。
[0012]优选的，所述目标跟踪系统包括激光探测器、第一激光发射器和光束指向机构；所述激光探测器用于测量作业无人机和全向回射器回射的激光信号，以此测量作业无人机的距离和视线角度；所述第一激光发射器用于发射测距光束、测角光束和通信光束；所述光束指向机构用于对激光束的方向进行控制，以便跟踪作业无人机；所述测量的作业无人机的距离值与视线角度值一起生成作业无人机的三维坐标信息，通过第一激光发射器发送给通信接收机。
[0013]优选的，所述目标跟踪系统包括稳瞄平台、激光测距仪、角度传感器；所述稳瞄平台用于对激光束的方向进行控制，跟踪作业无人机；所述激光测距仪用于发射测量激光束和通信激光束，并测量作业无人机的距离；所述角度传感器随稳瞄平台转动，实时测量作业无人机的视线角度；所述测量的作业无人机距离值与视线角度值一起生成作业无人机的三维坐标信息，通过激光测距仪发射给通信接收机。
[0014]优选的，所述目标跟踪系统包括3D凝视成像传感器、第二激光发射器和信号处理
器；所述3D凝视成像传感器和信号处理器用于测量作业无人机的距离和视线角度；所述第二激光发射器用于发射测距光束、测角光束和通信光束；所述测量的作业无人机的距离值与视线角度值一起生成作业无人机的三维坐标信息，通过第二激光发射器发送给通信接收机。
[0015]优选的，所述目标跟踪系统包括2D图像传感器和第三激光发射器；所述第三激光发射器用于发射测距光束、测角光束和通信光束；所述2D图像传感器与激光发射器一起测量作业无人机的距离和视线角度；所述测量的作业无人机的距离值与视线角度值一起生成作业无人机的三维坐标信息，通过第三激光发射器发送给通信接收机。
[0016]通信接收机与目标跟踪系统在工作模式、编码方式、性能参数、传输介质上匹配，如果目标跟踪系统的通信系统采用激光发射器，则接收机是一种激光接收机，如果目标跟踪系统采用电磁波雷达，那么通信接收机则是一种电磁波接收机。
[0017]优选的，所述三维坐标信息为笛卡尔坐标数据或极坐标数据。
[0018]优选的，所述发射的测距光束与通信光束为同一光束或不同的光束。
[0019]优选的，所述全向回射器为多面体组合反射镜，多面体组合反射镜为实心或空心。
[0020]优选的，所述全向回射器为多个望远光学系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机作业导航定位系统，包括目标跟踪系统（1）、作业无人机（5），其特征在于：还包括定北仪（2）、全向回射器（3）、通信接收机（4）；所述目标跟踪系统（1）、定北仪（2）设置在地面或车船上，所述全向回射器（3）、通信接收机（4）安装在作业无人机（5）上；所述通信接收机（4）与目标跟踪系统（1）相匹配；所述目标跟踪系统（1）设有用户数据输入接口，所述目标跟踪系统（1）根据外部输入的航路和定位目的地参数引导、跟踪作业无人机（5）通过规划的航路到达设定的位置，或通过用户数据输入接口命令作业无人机（5）返航；所述定北仪（2）用于在需要绝对定位坐标时确定目标跟踪系统（1）与作业无人机（5）视线的方位角；所述全向回射器（3）用于回射目标跟踪系统（1）发送的激光信号；所述通信接收机（4）用于接收目标跟踪系统（1）发送的作业无人机（5）的位置信号，并将位置信号处理后，分发给作业无人机（5）的飞控系统，控制作业无人机（5）通过规划的航路到达设定的位置。2.根据权利要求1所述一种无人机作业导航定位系统，其特征在于：所述目标跟踪系统（1）包括激光探测器（6）、第一激光发射器（7）和光束指向机构（8）；所述激光探测器（6）用于测量作业无人机（5）和全向回射器（4）回射的激光信号，以此测量作业无人机（5）的距离和视线角度；所述第一激光发射器（7）用于发射测距光束、测角光束和通信光束；所述光束指向机构（8）用于对激光束的方向进行控制，跟踪作业无人机（5）；所述测量的作业无人机（5）的距离值与视线角度值一起生成作业无人机（5）的三维坐标信息，通过第一激光发射器（7）发送给通信接收机（4）。3.根据权利要求1所述一种无人机作业导航定位系统，其特征在于：所述目标跟踪系统（1）包括稳瞄平台（12）、激光测距仪（13）、角度传感器（14）；所述稳瞄平台（12）用于对激光束的方向进行控制，跟踪作业无人机（5）；所述激光测距仪（13）用于发射测量激光束和通信激光束，并测量作业无人机（5）的距离；所述角度传感器（14）随稳瞄平台（12）转动，实时测量作业无人机（5）的视线角度；所述测量的作业无人机（5）距离值与视线角度值一起生成作业无人机（5）的三维坐标信息，通过激光测距仪（13）发射给通信接收机（4）。4.根据权利要求1所述一种无人机作业导航定位系统，其特征在于：所述目标跟踪系统（1）包括3D凝视成像传感器（9）、第二激光发射器（10）和信号处理器（11）；所述3D凝视成像传感器（9）和信号处理器（11）用于测量作业无人机（5）的距离和视线角度；所述第二激光发射器（10）用于发射测距光束、测角光束和通信光束；所述测量的作业无人机（5）的距离值与视线角度值一起生成作业无人机（5）的三维坐标信息，通过第二激光发射器（10）发送给通信接收机（4）。5.根据权利要求1所述一种无人机作业导航定位系统，其特征在于：所述目标跟踪系统（1）包括2D图像传感器（15）和第三激光发射器（16）；所述第三激光发射器（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛常喜，郁麒麟，金小平，
申请(专利权)人：扬州郁金光子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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