室內無人機定位系統的製作方法
2023-11-05 21:47:02
室內無人機定位系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種室內無人機定位系統，包括無人機、標識物、地面站與三維空間構建系統；所述無人機包括控制箱與信息接收裝置；所述標識物放置於室內，無人機在飛行過程中，信息接收裝置會識別標識物信息傳輸與控制箱，結合飛機的導航信息，計算無人機在室內的三維空間坐標信息。三維空間構建系統將室內三維空間數據儲存於地面站，地面站可顯示無人機在室內的具體位置。本實用新型可以在GPS信號容易被屏蔽的室內完成無人機的定位任務，使無人機的性能更進一步，方便無人機在各種環境中應用。
【專利說明】室內無人機定位系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無人機，具體涉及一種室內無人機定位系統。
【背景技術】
[0002]現有的無人機多藉助於GPS系統定位，由於GPS系統是一個衛星授時系統，位於高空的衛星進行統一的廣播式授時，通過接收機進行多個衛星授時時間進行計算，然後得出相應的位置數據，而因為傳輸距離過遠，一般能夠接收到的GPS信號都是以毫瓦計算的，所以GPS信號很容易被屏蔽，一些常見的材質，比如金屬、水體等對電磁信號的影響最為嚴重，過厚的水泥牆體也會產生屏蔽效果，所以在室外使用才能保證接收到的持續可靠的衛星信號。當無人機在室內使用時，則無法依靠GPS系統定位。同時由於GPS接收系統為了儘可能的接收微弱信號，所以對信號非常敏感，在使用中也容易受到不相干的電磁信號與噪音的影響。
實用新型內容
[0003]為了解決以上問題，本實用新型提供了一種可以在實時定位的室內無人機定位的系統。
[0004]本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種室內無人機定位系統，包括無人機、標識物、地面站與三維空間構建系統；
[0006]所述標識物為與背景環境有明顯區別的識別物體，有至少四個，放置於室內地面；
[0007]所述無人機包括控制箱與信息接收裝置；所述信息接收裝置用於識別標識物信息；所述控制箱包括導航系統、圖像定位系統、無線數字傳輸模塊、計算系統與雷達避讓系統；
[0008]所述導航系統用於記錄無人機橫滾角、俯仰角、航向角、對地高度等導航信息；所述圖像定位系統用於去除背景環境所帶來的誤差幹擾，確認信息接收裝置所識別到的標識物信息正確無誤；所述計算系統用於處理與計算所述標識物與無人機的位置信息的數據；所述無線數字傳輸模塊用於所述無人機與所述地面站之間的信息交換；所述雷達避讓系統用於無人機在室內飛行時避讓室內處於實時移動狀態的物體；
[0009]所述三維空間構建系統用於構建室內三維空間模型；所述地面站為可移動電腦，用於監視無人機實時狀態、發送控制指令和存儲無人機下傳的數據；
[0010]所述標識物放置於室內，無人機在室內飛行時，無人機上的信息接收裝置會識別標識物信息，傳輸給控制箱內的圖像定位系統；所述圖像定位系統去除背景環境的幹擾所帶來的誤差，準確識別標識物，並將標誌物信息傳輸給計算系統，計算系統根據導航信息，首先計算標識物坐標，之後通過坐標轉換，得出無人機的實時位置信息；
[0011]所述三維空間構建系統構建的室內三維空間模型數據儲存於地面站，地面站可將無人機的實時坐標顯示在室內三維空間中。
[0012]其進一步的技術方案為:所述標識物為無線射頻裝置，所述信息接收裝置為無線射頻接收器。
[0013]其進一步的技術方案為:所述標識物為可見光標識物，所述信息接收裝置為光流照相機。
[0014]其進一步的技術方案為:所述標識物為紅外光標識物，所述信息接收裝置為紅外照相機。
[0015]其進一步的技術方案為:所述三維空間構建系統為三維雷達成像系統或者可見光拍照三維成像系統。
[0016]本實用新型的有益技術效果是:
[0017]本實用新型利用標識物確定無人機的位置信息，可有效解決在室內GPS信號被屏蔽，無法使用GPS定位的困難。由於標識物可以為可見光標識物或者紅外光標識物，無人機不僅可以在光線良好的情況下進行定位，在夜晚或者煙霧等視線不良的情況下也可以準確實時定位，使得無人機可以在條件惡劣的情況下持續工作。本實用新型中，標識物是臨時放置在室內的，操作簡單方便，可以使無人機在任何一個房間都迅速投入工作狀態。而且無人機內還整合了雷達避讓系統，無人機在飛行過程中可以自動避讓可移動的物體，如室內活動的人等，方便無人機操縱員靈活操縱無人機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]室內無人機定位系統，包括無人機、標識物、地面站與三維空間構建系統；所述無人機可選用多旋翼無人機或者無人直升機，在本實施例中選用多旋翼無人機。所述標識物為與背景環境有明顯區別的識別物體，可以選用無線射頻裝置作為標識物，也可以選用可見光標識物與紅外光標識物，在本實施例中中選用可見光標識物，將四個標識物放置於室內地面。
[0020]無人機包括控制箱與信息接收裝置；所述信息接收裝置用於識別標識物信息，根據具體的標識物不同，信息接收裝置也有所不同。若標識物為無線射頻裝置，則信息接收裝置為無線射頻接收器，若標識物為可見光標識物，則所述信息接收裝置為光流照相機，若標識物為紅外光標識物，則所述信息接收裝置為紅外照相機。在本實施例中使用光流照相機作為信息接收裝置。
[0021]所述控制箱包括導航系統、圖像定位系統、無線數字傳輸模塊、計算系統與雷達避讓系統；
[0022]所述導航系統用於記錄無人機橫滾角、俯仰角、航向角、對地高度等導航信息，後續無人機位置的判斷需要依靠這些信息。所述圖像定位系統用於去除背景環境所帶來的誤差幹擾，確認信息接收裝置所識別到的標識物信息正確無誤，標誌物放置在室內後，室內會有其他的物體，在識別過程中有與標識物相混淆的風險，尤其是使用可見光標誌物，所以需要圖像定位系統通過計算與對比，排除室內其他物體的幹擾，精確識別標識物。所述計算系統用於處理與計算所述標識物與無人機的位置信息的數據，通過導航信息，矩陣變換等方式，將計算所得的無人機位置信息轉換為室內三維空間的坐標點。所述無線數字傳輸模塊用於所述無人機與所述地面站之間的信息交換。所述雷達避讓系統用於無人機在室內飛行時避讓室內處於實時移動狀態的物體，比如室內活動的人等等，方便無人機在室內飛行運動。
[0023]所述三維空間構建系統用於構建室內三維空間模型，可以是三維雷達成像系統或者可見光拍照三維成像系統，在本實施例中使用可見光拍照三維成像系統。三維雷達成像系統和可見光拍照三維成像系統都屬於現有技術。
[0024]所述地面站為可移動電腦，用於監視無人機實時狀態、發送控制指令和存儲無人機下傳的數據。
[0025]在無人機的實際飛行過程中，將四個可見光標識物放置於室內地面上，無人機在室內飛行時，無人機上的光流照相機會進行拍照，識別標識物信息，傳輸給控制箱內的圖像定位系統；所述圖像定位系統通過具體的計算和濾波過程去除背景環境的幹擾所帶來的誤差，排除其他相類似的物體，準確識別標識物，並將標誌物信息傳輸給計算系統，計算系統根據導航信息中飛機的飛行角度與飛行高度，首先計算標識物坐標，之後通過坐標轉換，得出無人機在室內的實時三維坐標信息，完成無人機的定位。
[0026]以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種室內無人機定位系統，其特徵在於:包括無人機、標識物、地面站與三維空間構建系統； 所述標識物為與背景環境有明顯區別的識別物體，有至少四個，放置於室內地面； 所述無人機包括控制箱與信息接收裝置；所述信息接收裝置用於識別標識物信息；所述控制箱包括導航系統、圖像定位系統、無線數字傳輸模塊、計算系統與雷達避讓系統；所述導航系統用於記錄無人機橫滾角、俯仰角、航向角和對地高度的導航信息；所述圖像定位系統用於去除背景環境所帶來的誤差幹擾，確認信息接收裝置所識別到的標識物信息正確無誤；所述計算系統用於處理與計算所述標識物與無人機的位置信息的數據；所述無線數字傳輸模塊用於所述無人機與所述地面站之間的信息交換；所述雷達避讓系統用於無人機在室內飛行時避讓室內處於實時移動狀態的物體； 所述三維空間構建系統用於構建室內三維空間模型；所述地面站為可移動電腦，用於監視無人機實時狀態、發送控制指令和存儲無人機下傳的數據； 所述標識物放置於室內，無人機在室內飛行時，無人機上的信息接收裝置會識別標識物信息，傳輸給控制箱內的圖像定位系統；所述圖像定位系統去除背景環境的幹擾所帶來的誤差，準確識別標識物，並將標誌物信息傳輸給計算系統，計算系統根據導航信息，首先計算標識物坐標，之後通過坐標轉換，得出無人機的實時位置信息； 所述三維空間構建系統構建的室內三維空間模型數據儲存於地面站，地面站可將無人機的實時坐標顯示在室內三維空間中。
2.根據權利要求1所述的室內無人機定位系統，其特徵在於:所述標識物為無線射頻裝置，所述信息接收裝置為無線射頻接收器。
3.根據權利要求1所述的室內無人機定位系統，其特徵在於:所述標識物為可見光標識物，所述信息接收裝置為光流照相機。
4.根據權利要求1所述的室內無人機定位系統，其特徵在於:所述標識物為紅外光標識物，所述信息接收裝置為紅外照相機。
5.根據權利要求1所述的室內無人機定位系統，其特徵在於:所述三維空間構建系統為三維雷達成像系統或者可見光拍照三維成像系統。
【文檔編號】G01S13/86GK203950035SQ201420311013
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】陳樂春 申請人:江蘇數字鷹科技發展有限公司