[发明专利]无人机点对点定位与GPS卫星定位的综合定位方法与系统

说明书

技术领域：

本发明涉及无人机的定位导航方法，具体说是无人机使用点对点定位和GPS卫星定位的综合定位技术。

背景技术：

目前无人机定位导航主要使用以下三种定位技术：

(1)惯性导航系统

通过加速计来确定无人机的加速度，通过陀螺仪来确定角速度。惯性导航系统的缺点在于随着时间的累积，定位的精度会降低，错误增加。前后两个时间点的位置会发生很大偏差。

(2)全球卫星定位导航系统

这类系统包括有美国的GPS系统，欧洲的伽利略系统，俄罗斯的格洛纳斯系统，中国的北斗系统等。这些系统都是由近地轨道的卫星组成。定位的精度由三角测量的几何关系来确定。由于这些卫星始终处于运动状态，导致三角测量的几何关系存在误差。卫星定位导航的另一个问题就是信号非常微弱，信号不能进入建筑物并且容易被大气层和电离层干扰。卫星信号接收器自身的时钟的不精确，也会导致定位的误差。

(3)图像辅助定位导航系统

这类系统需要事先在无人机的系统内存中存储地形资料图，通过无人机实时拍摄的三维地形图与存储的地形资料图做相关操作，从而实现无人机的定位。这种方法只适用于无人机在已知特定区域和位置的定位导航任务。

中国专利号ZL03105359.9叙述了点对点通信的基本原理。通过发射仪发出的无线电波，而搜索定位仪根据所探测到的发射仪发出的无线电波来计算搜索定位仪和发射仪的方向和距离以实现定位。不过该方法的使用有距离限制，只能在8公里范围内，一旦发射仪与搜索定位仪之间的距离超过8公里，那么该方法就不能使用。

发明内容

本发明采用点对点定位技术与GPS全球定位技术相结合的综合定位方式，实现无人机的精确定位。该方法可以克服GPS全球定位系统由于信号屏蔽所产生的无法定位或者定位不准的缺点，同时可以支持建筑物内部定位。同时，该方法也可以克服点对点定位的距离限制，

无人机上装有搜索定位仪，该定位仪可以同时接收GPS信号和点对点定位信号。当卫星通信信号良好时，采用GPS定位，当卫星信号受到屏蔽时，采用点对点定位方式，定位仪通过与信号发射仪进行通信，实现定位。

搜索定位仪通过与信号发射仪进行通信，实现定位。发射仪的发射端可以发射唯一代表发射仪身份信息代码的无线信号，该信号被位于无人机上的定位仪接收。

发射仪必须具有固定的已知的位置信息，发射仪的位置信息将作为点对点定位时的位置参考点。搜索定位仪可筛选出与其对接的发射仪所发射的无线电波，并独立计算出自己与发射仪的角度和距离。

发射仪可以包含一个激活装置，用来接收搜索定位仪发送的激活信号，激活信号的作用是激活发射仪：无激活信号时，发射仪进入休眠省电模式，处于休眠状态。

用户可以通过网络查询无人机的运动轨迹和方位

搜索定位仪相对发射仪的方位显示至少包含以下几种方式中的一种：

I、显示左、右或上、下两个指示方向；

II、显示90度等分的4个方向及更细化角度的方向指示；

III、用以下至少一种方法同时显示无人机与发射仪的角度和距离

(1)用点或其它图标表示发射仪的位置，由中心点距离此图标的方向和远近反映无人机距离发射仪的角度和距离。

(2)用箭头或点距中心点的角度反映方向，用色彩、亮度、密度、大小或数字表示距离。

(3)安装地图软件，在地图上显示目标的地理位置。

本发明所述的无人机定位方法与系统，可以在GPS全球定位系统失效的情况下，通过点对点定位的方式，继续对无人机进行精确的定位。

附图说明

图1表示无人机仅依靠GPS定位导航时信号时常被建筑物屏蔽

图2表示无人机在GPS定位失效的情况下，可以利用点对点定位方式实现精确定位

图3是发射仪与接收仪的结构示意图

具体实施方式：

该定位系统用于无人机的定位与导航。系统包括发射仪和搜索定位仪两个主要组成部分。发射仪本身具有已知的固定位置，或者发射仪本身可以通过GPS实现自身定位。搜索定位仪安装在无人机上，无人机可以同时接收来自发射仪和GPS的信号。

当GPS信号状况良好时，无人机通过GPS卫星定位。用户可以直接通过地图软件，在地图上显示无人机的位置和轨迹。

当无人机检测到的GPS信号状况不良时，无人机通过搜索定位仪向附近的发射仪发出激活信号，点对点通信被激活。