一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，包括：GPS模块、单基站UWB模块和飞行控制模块；所述GPS模块为室外定位信息来源，所述单基站UWB模块为室内定位信息来源；无人机在室外飞行时采用GPS模块获取的定位信息控制无人机的飞行，无人机在室内飞行时切换为单基站UWB模块提供定位信息，并将基站UWB模块获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息后控制无人机在室内飞行。本发明专利技术提供了一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，实现了无人机在室内、室外均能进行精准定位的有益效果。室外均能进行精准定位的有益效果。室外均能进行精准定位的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统


[0001]本专利技术涉及无人机
，更具体的说是涉及一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，无人机技术被广泛应用于各种领域，作为一种无人驾驶的航空器，无人机凭借其成本低、灵活性高等特点。在巡检、探测、搜救等诸多领域有着极其广泛的应用，随着无人机相关技术的发展，无人机的应用逐渐从电力巡检、野外搜救等室外场景拓展到大型仓库，地下管道等室内场景。
[0003]但是现有的无人机架构在执行任务过程中仍然存在一些缺陷，比如，目前大多市售无人机的定位方式为使用GPS与惯性测量单元相结合的方法，这种定位方式适合于室外无遮挡的环境下控制无人机，如果在环境复杂的室内，GPS易受干扰，无法获取额准确位置，而若仅以来惯性测量单元进行定位，误差会随时间的增加而增大。
[0004]因此，提供一种室内室外都可以精准定位的一体化无人机控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，实现了无人机在室内、室外均能进行精准定位的有益效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，包括：
[0008]GPS模块、单基站UWB模块和飞行控制模块；
[0009]所述单基站UWB模块包括UWB基站和UWB标签；
[0010]所述GPS模块为室外定位信息来源，用于实时获取无人机的GPS定位信息并实时发送给飞行控制模块；
[0011]所述单基站UWB模块为室内定位信息来源，通过所述UWB基站和所述UWB标签协同工作获取无人机在室内相对于UWB基站的相对定位信息；
[0012]所述飞行控制模块包括判断模块和定位信息转换模块；
[0013]所述判断模块用于根据GPS信号强弱判断是否切换定位信息来源；
[0014]所述定位信息转换模块用于将单基站UWB模块获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息。
[0015]优选的，所述一体化无人机飞行控制系统还包括：
[0016]无人机机架、连接臂、电机、螺旋桨和脚架；
[0017]所述连接臂、电机和螺旋桨均设置有4个；
[0018]所述脚架设置有两个；
[0019]所述无人机机架的四个边分别与4个所述连接臂连接；
[0020]每一个所述连接臂均通过一个所述电机与一个所述螺旋桨连接；
[0021]两个所述起脚架固定于所述无人机机架的两侧。
[0022]优选的，4个所述螺旋桨等间距分布。
[0023]优选的，所述GPS模块设置于无人机机架的上方。
[0024]优选的，所述UWB基站设置于无人机需要工作的室内；所述UWB标签设置于无人机机架的下方。
[0025]优选的，所述UWB标签设置于所述GPS模块下方。
[0026]优选的，所述判断模块用于根据GPS信号强弱判断是否切换定位信息来源，包括:
[0027]所述GPS信号强采用GPS模块获取的定位信息作为定位信息来源；
[0028]所述GPS信号弱采用UWB模块获取的相对定位信息作为定位信息来源。
[0029]优选的，所述定位信息转换模块用于将单基站UWB模块获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息，具体包括：
[0030]根据所述UWB标签与所述UWB基站获取相对于所述UWB基站的定位信息，利用所述UWB基站自身的GPS位置信息将获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息。
[0031]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供的一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统可以获得以下有益技术效果：
[0032]1、在室外采用GPS定位，室内采用UWB定位，可以有效避免GPS在室内定位不准确带来的安全隐患，实现了无人机室内室外一体化精准定位。
[0033]2、本专利技术UWB模块采用单基站方式，其相对于多基站的UWB系统，可以有效避免定位盲区。
[0034]3、本专利技术将UWB模块获取的相对定位信息转为GPS坐标系下的定位信息，可以将原有的GPS代码应用于室内导航，从而避免了从算法层面对飞行控制代码进行大面积修改，有利于增强飞行控制算法的通用性。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术提供的一体化飞行控制系统在室内的结构示意图。
[0037]1、无人机机架；2、云台；3、UWB标签；4、连接臂；5、电机；6、螺旋桨；7、脚架；8、UWB基站；9、螺旋桨支架；10、GPS模块。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本专利技术实施例公开了一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统。
[0040]在本实施例中，如图1所示，所述一体化无人机飞行控制系统包括：GPS模块、单基站UWB模块、飞行控制模块、无人机机架、连接臂、电机、螺旋桨和脚架；
[0041]所述GPS模块为室外定位信息来源，用于实时获取无人机的GPS定位信息并实时发送给飞行控制模块；所述GPS模块设置于无人机机架的上方；
[0042]所述单基站UWB模块包括UWB基站和UWB标签；所述单基站UWB模块为室内定位信息来源，通过所述UWB基站和所述UWB标签协同工作获取无人机在室内相对于UWB基站的相对定位信息；所述UWB基站设置于无人机需要工作的室内；所述UWB标签设置于无人机机架的下方且设置于所述GPS模块的下方。
[0043]所述飞行控制模块包括判断模块和定位信息转换模块；
[0044]所述判断模块用于根据GPS信号强弱判断是否切换定位信息来源。具体的：所述GPS信号强采用GPS模块获取的定位信息作为定位信息来源；所述GPS信号弱采用UWB模块获取的相对定位信息作为定位信息来源。
[0045]所述定位信息转换模块用于将单基站UWB模块获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息。具体的：根据所述UWB标签与所述UWB基站获取相对于所述UWB基站的定位信息，利用所述UWB基站自身的GPS位置信息将获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，其特征在于，包括：GPS模块、单基站UWB模块和飞行控制模块；所述单基站UWB模块包括UWB基站和UWB标签；所述GPS模块为室外定位信息来源，用于实时获取无人机的GPS定位信息并实时发送给飞行控制模块；所述单基站UWB模块为室内定位信息来源，通过所述UWB基站和所述UWB标签协同工作获取无人机在室内相对于UWB基站的相对定位信息并实时发送给飞行控制模块；所述飞行控制模块包括判断模块和定位信息转换模块；所述判断模块用于根据GPS信号强弱判断是否切换定位信息来源；所述定位信息转换模块用于将单基站UWB模块获取的相对定位信息转换为GPS坐标系下的定位信息。2.根据权利要求1所述的基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，其特征在于，所述一体化无人机飞行控制系统还包括：无人机机架、连接臂、电机、螺旋桨和脚架；所述连接臂、电机和螺旋桨均设置有4个；所述脚架设置有两个；所述无人机机架的四个边分别与4个所述连接臂连接；每一个所述连接臂均通过一个所述电机与一个所述螺旋桨连接；两个所述脚架固定于所述无人机机架的两侧。3.根据权利要求2所述的基于GPS和单基站UWB的一体化无人机飞行控制系统，其特征在于，所述一体化无人机飞行控制系统还包括：4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢拥军，高仕达，刘莹，
申请(专利权)人：珠海安擎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：