CN108303088A - 一种用于多旋翼飞行器的定位*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种适用于信号较弱或无卫星信号的室内或舱内场所的多旋翼飞行器定位***。本发明包括旋转电机、旋转轴、激光测距传感器、激光传感器平衡装置、电子罗盘和海拔高度传感器、控制单元。激光测距传感器安装在旋转轴上，并通过旋转电机驱动，绕旋转轴作圆周运动；定位***安装在多旋翼飞行器上，控制单元采集激光测距传感器数据通过算法实现带壁空间的水平定位，电子罗盘可实现飞行器方位定位，海拔高度传感器可实现飞行器高度定位。多旋翼飞行器采用基于激光传感器的定位***，即使在无卫星信号的室内或舱内的场所，也可实现自动定位。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种适用于信号较弱或无卫星信号的室内或舱内场所的多旋翼飞行器定位***。
背景技术
现有多旋翼飞行器定位***多基于卫星定位，可在室外空旷场所实现飞行器的自动控制飞行；但在室内、船舱等场所信号较弱或无，现有的卫星定位***无法实现飞行器定位，从而无法实现自动控制飞行。
发明内容
本发明涉及多旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种适用于无卫星信号的室内或舱内场所的多旋翼飞行器定位***。
本发明的定位***包括旋转电机（2）、旋转轴（4）、激光测距传感器（3）、电子罗盘（5）和海拔高度传感器（6）、控制单元（7）；定位***安装在多旋翼飞行器（1）上。
激光测距传感器可以是n个（一般的，1≤n≤4），则旋转轴一个周期旋转角度为360/n度；激光测距传感器（3）安装在旋转轴（4）上，并通过旋转电机（2）驱动，绕旋转轴（4）作圆周运动，控制单元（7）采集激光测距传感器（4）数据通过算法实现带壁空间的水平定位，电子罗盘（5）可实现飞行器（1）方位定位，海拔高度传感器（6）可实现飞行器（1）高度定位。
附图说明
图1为本发明一种用于多旋翼飞行器的定位***的原理示意图。
图2为本发明一种用于多旋翼飞行器的定位***的激光测距传感器扫描示意图。
图3为本发明一种用于多旋翼飞行器的定位***的激光测距传感器定位坐标建立示意图。
图4为本发明一种用于多旋翼飞行器的定位***的飞行器与船舱壁间距计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进一步详细描述。
本发明的定位***包括旋转电机（2）、旋转轴（4）、激光测距传感器（3）、电子罗盘（5）和海拔高度传感器（6）、控制单元（7）；定位***安装在多旋翼飞行器（1）上；如图1所示。
激光测距传感器（3）安装在旋转轴（4）上，并通过旋转电机（2）驱动，绕旋转轴（4）作圆周运动。为了保证激光传感器扫描测距的准确度，需将激光测距传感器安装在可自动保持水平的平衡装置上，以保证激光测距传感器始终保持水平，该平衡装置优选陀螺结构，也可采用两个电机通过控制激光测距传感器的两个水平自由度实现。
控制单元（7）采集激光测距传感器（4）数据通过算法实现带壁空间的水平定位，电子罗盘（5）可实现飞行器（1）方位定位，海拔高度传感器（6）可实现飞行器（1）高度定位。
激光测距传感器可以是n个（一般的，1≤n≤4），旋转轴一个周期旋转角度为360/n度。本实施方式采用优选的1个激光测距传感器进行说明，进一步的，为了更清楚描述本定位***工作方式，本实施方式以散货船舱为飞行器飞行区域。
激光测距传感器初始方向与飞行器机头方向一致，电子罗盘确定飞行器机头方位；飞行器悬停在船舱内某一点，通过电机控制激光测距传感器进行360°旋转扫描测量，设每旋转1.8°记录一个测量值，即极坐标（测距点与舱壁直线距离，旋转角度），扫描一周可最多得200个极坐标值，其中为0~360范围内间隔1.8°的角度值（0,1.8,3.6,5.4……）；如图2所示。
为了实现飞行器在任何时间以任何方位进入船舱均能在唯一的坐标系中定位，因此以不变的正北方向作为参考坐标系XOY的参考；控制***获取电子罗盘测的飞行器机头与正北方向夹角，设角度以逆时针旋转为正，顺时针旋转为负；可从测得的200组数据中取距离最小值及其对应的夹角，可直接得出与船舱壁垂直方向的4个值：
式中，如果
设船舱边与正北方向夹角θ为锐角的边为y轴，指向偏北方向为正方向；那么船舱另一边为x轴，指向偏东方向为正方向，即正北方向始终在坐标系的第一象限；如图3所示。
在飞行器进行船舱尺寸测量时已测得飞行器机头与正北方向夹角为，和船舱4边与机头方向4个夹角，那么可列出以下算式：
将4个值代入上式计算，取其中的值，定义为，逆时针旋转相应其余三个垂直船舱边的角度为，对应与船舱壁垂直距离为；如图4所示。
从而可以计算出船舱尺寸，船舱边X方向长度= ，Y方向。
根据坐标系的定义，飞行器当前所处在船舱中的水平坐标为。
该定位***通过控制***采用上述算法计算出当前所处在船舱中的水平坐标，同时通过海拔高度传感器可获得飞行器高度位置，从而实现飞行器在无卫星信号的船舱中实现自动定位，为飞行器的自动控制飞行提供定位。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于多旋翼飞行器的定位***，其特征在于，定位***包括旋转电机、旋转轴、激光测距传感器、激光传感器平衡装置、电子罗盘和海拔高度传感器、控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于多旋翼飞行器的定位***，其特征在于，激光测距传感器安装在旋转轴上，通过旋转电机驱动，可绕旋转轴作圆周运动。
3.根据权利要求1所述的一种用于多旋翼飞行器的定位***，其特征在于，定位***安装在多旋翼飞行器上，控制单元采集激光测距传感器、电子罗盘和海拔高度传感器数据，通过算法实现对飞行器的定位。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710020372.4A CN108303088A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种用于多旋翼飞行器的定位*** |
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| CN201710020372.4A CN108303088A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种用于多旋翼飞行器的定位*** |
Publications (1)
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| CN108303088A true CN108303088A (zh) | 2018-07-20 |
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ID=62872130
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| CN201710020372.4A Withdrawn CN108303088A (zh) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | 一种用于多旋翼飞行器的定位*** |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
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