[发明专利]适用于烟囱内部作业的飞行平台定位装置和定位方法

说明书

本发明公开了一种适用于烟囱内部作业的飞行平台定位装置和定位方法。飞行平台定位装置由空中从烟囱顶端竖直进入烟囱内部，通过二维环形激光雷达和四路超声波传感器获取二维空间信息；通过机载电子罗盘获取绝对角度信息，融合解算得到二维平面坐标点；通过一体式云台相机的摄像头结合烟囱已知总高度获取第一高度信息，通过气压计获取第二高度信息，通过辅助定位处理器对两个高度信息进行融合获得绝对高度，进而获得空间位置。本发明中的方法简便易行，使飞行平台定位装置满足烟囱内部作业时的定位问题，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及无人机定位领域，特别是涉及到一种适用于烟囱内部作业的飞行平台定位装置和定位方法。

背景技术

多旋翼无人飞行器又称多轴飞行器，是一种结构简单、能够垂直起降的、多旋翼式无人飞行器，凭借其可靠的稳定性，多旋翼无人机经常被用于航拍，桥梁检测，定点巡航等场景。以多旋翼无人飞行器为平台搭载用于烟囱内壁腐蚀图像采集设备可以有效的代替传统的人工检测方法，有利于提高检测效率，降低人员风险，减少检测成本。

定位系统在机器人，无人飞行器等移动平台中起着重要的作用。路径规划，环境检测，实时控制等操作和动作都依赖于定位系统可靠高效的定位结果。准确和稳定的定位系统和定位方法是机器人和无人飞行器等实现其功能的基础和根本。

目前无人飞行器的定位方式主要采用GPS卫星定位。火力发电厂烟囱内部本封闭空间的特性影响GPS定位系统和气压计的稳定性和准确性。无人机飞行器的控制系统的运算能力难以支持视觉为主的定位方式。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于烟囱内部作业的飞行平台定位装置和定位方法，可以基于先验的应用环境，通过算法准确有效的解算出无人飞行平台定位装置在烟囱内部作业时的位置。

本发明的技术方案包括：

一、一种适用于烟囱内部作业的飞行平台定位装置：

包括半封闭空间内部作业无人机、辅助定位装置、基于旋翼无人机的中继器和地面监控站；半封闭空间内部作业无人机上安装有辅助定位装置，半封闭空间内部作业无人机经中继器与地面监控站连接。

所述半封闭空间内部作业无人机包括多轴飞行器支架和安装多轴飞行器支架上的飞行控制器、飞行执行机构、电源系统、下承载板、一体式云台相机、加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计、数传模块和图传模块；一体式云台相机上装载摄像头，飞行执行机构布置在多轴飞行器支架周围各角处，多轴飞行器支架上安装有加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计和飞行控制器，飞行执行机构、加速度计、陀螺仪、电子罗盘和气压计均连接到飞行控制器；多轴飞行器支架中设有下承载板，下承载板底面安装有一体式云台相机，下承载板上安装有数传模块、图传模块和电源系统，数传模块、图传模块、一体式云台相机和电源系统均与飞行控制器连接。

所述的中继器包括数传中继器和图传中继器，数传模块、图传模块分别经数传中继器和图传中继器与地面监控站无线通信连接。

所述辅助定位装置包括辅助定位装置支架以及安装在辅助定位装置支架上的辅助定位处理器、存储模块、电源管理模块、二维环形激光雷达和四路超声波传感器；辅助定位装置支架固定安装在多轴飞行器支架上，四路超声波传感器布置在辅助定位装置支架周围侧面；二维环形激光雷达布置在辅助定位装置支架顶面，辅助定位装置支架中安装有辅助定位处理器、存储模块和电源管理模块，辅助定位处理器和飞行控制器通讯连接，辅助定位处理器分别与存储模块、电源管理模块、二维环形激光雷达和四路超声波传感器连接。

二维环形激光雷达和四路超声波传感器均用于采集获得角度信息及其对应的距离信息。

所述的辅助定位装置中的辅助定位处理器和飞行控制器之间通过can总线以PnP方式通讯连接。

所述的四路超声波传感器分别布置在辅助定位装置支架周围侧面的四边边缘处并且传感器探头水平向外布置。