【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，尤其涉及一种多信源融合的无人机无线充电导航系统。
技术介绍
1、目前，无人机技术发展迅猛，但由于无人机的电池续航能力有限，制约了其自主巡航作业等应用效果，因此，如何实现近距离引导精确停靠补能，有效提高无人机的巡航作业半径与作业效率成为研究热点。
2、无人机的导航方式通常采用卫星制导加惯性制导方式，其中，惯性制导精度和稳定性均较差，外加无人机飞行时振动噪声的影响，仅可以实现姿态计算和极短时间的位移计算；卫星制导的民用定位精度一般均为数米，即使配合差分定位技术可以使定位精度保持1米左右，也无法满足无人机在自主巡航作业时停靠至指定充电平台的任务。特别是在遇到如树木、山坡等多障碍物或反射面的环境下，定位精度还会进一步降低。为了实现无人机精确降落到充电平台，还需要近距离定位引导系统进行辅助。
3、目前常用的近距离定位方法除了gps(global positioning system，全球定位系统)定位外，还包括wifi(wireless fidelity，无线保真)定位、蓝牙定位、uwb(ultrawideband，超宽带)定位、超声波定位等。其中，wifi定位和蓝牙定位依赖于rssi(receivedsignal strength indication，接收信号强度)测距方法，定位精度从2m到10m不等，且rssi测距原理中信号衰减与距离的关系在不同环境和设备条件下都有所不同，因此定位结果不理想。uwb定位技术拥有很高的数据带宽，发射功率较低，最小化了多径效应造成的误差，无载波，采用tdoa
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供一种多信源融合的无人机无线充电导航系统，该系统具有受多径效应小、精度高、成本低廉、工作稳定、不受非导磁障碍物干扰、对于环境变化不敏感、不受光线影响、不干扰其他传感器和射频通信设备等优点。
2、为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种多信源融合的无人机无线充电导航系统，包括：
4、电磁定位导航模块，用于控制无人机运动至充电平台上方，实现无人机定位导航；
5、激光测距导航模块，用于获取无人机位置信息，并根据所述无人机位置信息控制所述充电平台上的发射线圈与所述无人机上的接收线圈对准，以实现无人机无线充电。
6、优选的，该系统还包括：
7、充电功率监测模块，用于在线圈对准后，检测无人机充电功率，并根据充电功率确定充电效率，以及在所述充电效率未达到最大效率时，调节所述发射线圈位置，以使所述充电效率达到最大效率。
8、优选的，所述电磁定位导航模块包括：
9、电磁发生器，设置在所述充电平台上，用于发射电磁定位脉冲；
10、电磁感应器，设置在所述无人机上，用于检测所述电磁定位脉冲，并处理得到三轴感应电压矩阵；
11、第一气压传感器和第二气压传感器，分别设置在所述电磁发生器和所述电磁感应器上，分别用于检测所述电磁发生器和所述电磁感应器所处高度的气压信息。
12、优选的，所述电磁定位导航模块还包括：
13、第一控制器，设置在所述无人机上，用于根据所述三轴感应电压矩阵确定所述无人机的位置信息和自身旋转角度信息，并根据所述气压信息确定所述电磁感应器与所述电磁发生器之间的相对高度，以及根据所述相对高度、所述无人机的位置信息和自身旋转角度信息控制所述无人机运动至充电平台上方预设高度。
14、优选的，所述电磁定位导航模块还包括：
15、校准气压计，设置在气压传感器内，用于对气压数据进行校准。
16、优选的，所述电磁定位导航模块还包括：
17、pid控制单元，用于检测所述电磁定位脉冲的电压，并在所述电压未达到预设电压时，对所述电磁发生器进行控制，以便所述电磁感应器能够接收到与所述预设电压对应的电磁定位脉冲，实现所述电磁定位脉冲准确接收。
18、优选的，所述激光测距导航模块包括：
19、激光测距传感器，设置在所述充电平台上，用于获取位于所述充电平台上方的所述无人机位置信息；
20、摄像模块，设置在所述充电平台上，用于通过透视变换方法获取所述无人机位置信息；
21、自适应对准装置和第二控制器，设置在所述充电平台上，所述第二控制器用于根据所述激光测距传感器和所述摄像模块获取的所述无人机位置信息控制所述自适应对准装置的组件移动，以使所述发射线圈自适应对准所述接收线圈。
22、优选的，所述激光测距导航模块还包括：
23、步进电机，用于驱动所述自适应对准装置的组件移动，以实现线圈对准。
24、优选的，所述电磁发生器为多个。
25、优选的，多个所述电磁发生器沿充电平台降落区域中心点对称分布。
26、本专利技术至少具有以下技术效果：
27、本专利技术通过电磁感应器可对电磁发生器发射的电磁定位脉冲进行检测处理得到三轴感应电压矩阵，然后通过气压传感器获取无人机与充电平台的相对高度，再根据三轴感应电压矩阵确定无人机的位置信息和自身旋转角度信息，然后根据无人机的位置信息和自身旋转角度信息以及相对高度即可控制无人机运动至充电平台上方预设高度，其中，本专利技术还通过校准气压计提高了相对高度数据的准确性，并通过pid控制单元实现了电磁定位脉冲的准确接收；另外，本专利技术在引导无人机运动至充电平台上方后，还通过激光测距传感器和摄像模块协同获取位于充电平台上方的无人机的位置信息，以克服环境干扰，并通过步进电机和自适应对准装置实现线圈对准，从而实现无人机无线充电；以及，本专利技术还通过充电功率监测模块，实现了无人机最大充电效率充电。
28、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，还包括：
3.如权利要求1所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块包括：
4.如权利要求3所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块还包括：
5.如权利要求4所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块还包括：
6.如权利要求5所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块还包括：
7.如权利要求1所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述激光测距导航模块包括：
8.如权利要求7所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述激光测距导航模块还包括：
9.如权利要求3所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁发生器为多个。
10.如权利要求9所述的多信源融合的无人机无线充电导
...【技术特征摘要】
1.一种多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，还包括：
3.如权利要求1所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块包括：
4.如权利要求3所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块还包括：
5.如权利要求4所述的多信源融合的无人机无线充电导航系统，其特征在于，所述电磁定位导航模块还包括：
6.如权利要求5所述的多信源融合...
【专利技术属性】
技术研发人员：张铮妍，蔡昌松，王军华，彭宇轩，罗阳，陈嫣然，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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