[发明专利]具备避障功能的无人机室内定位系统及方法

权利要求书

1.一种具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：包括：

激光雷达(1)系统：实时采集室内3D点云图像，并检测3D点云图像的平面及平面与无人机所在位置的距离以获取无人机当前位置与障碍物的距离；

UWB系统包括定位基站(4)、安装在无人机上的UWB标签(5)、UWB解算器(6)和滤波器(7)，用于实时获取无人机上的UWB标签(5)到定位基站(4)的距离、解算并修正无人机上的UWB标签(5)的坐标，并计算无人机的目标位置与其当前位置的水平平移量；

中央控制模块(8)：分别与激光雷达(1)系统和UWB系统连接，用于接收激光雷达(1)系统和UWB系统的信号，并发出控制指令以控制无人机的飞行；

飞行控制驱动器(9)：与中央控制模块(8)连接，用于接收中央控制模块(8)的控制指令并发出驱动信号驱动无人机飞行；

伺服电机(10)：与飞行控制驱动器(9)连接，安装于无人机上接收飞行控制驱动器(9)的驱动信号并运转；

地面站PC机(11)：通过无线通信模块与中央控制模块(8)连接并进行数据传输，以对无人机的实时监控。

2.根据权利要求1所述的具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：激光雷达(1)系统包括依次连接的激光雷达(1)、点云生成器(2)和参数计算模块(3)，参数计算模块(3)与中央控制模块(8)连接。

3.根据权利要求2所述的具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：激光雷达(1)水平安装于无人机背部，在无人机平飞时，其扫描面与地平面平行。

4.根据权利要求1所述的具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：定位基站(4)安装在室内四周墙壁上或室内地上。

5.根据权利要求1所述的具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：定位基站(4)的数量为四个，分别安装在室内四周墙壁上。

6.根据权利要求1或5所述的具备避障功能的无人机室内定位系统，其特征在于：滤波器(7)采用卡尔曼滤波器(7)。

7.一种具备避障功能的无人机室内定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：利用安装在无人机上的激光雷达(1)按设定采集频率实时采集室内3D点云图像，并检测3D点云图像的平面及平面与无人机所在位置的距离，以获取无人机当前位置与障碍物的距离；

步骤二：实时获取无人机上UWB标签(5)到室内各个定位基站(4)的距离值；

步骤三：对从UWB标签(5)获取的距离值根据实际测量结果拟合出的修正函数进行修正；

步骤四：根据步骤三中修正的距离使用三角解算法解算出无人机上UWB标签(5)的坐标；

步骤五：使用滤波器(7)过滤步骤四的坐标结果得到修正的坐标位置；

步骤六：根据步骤五的修正后的坐标位置计算出无人机的目标位置与当前位置的水平平移量，控制无人机向目标位置按照设定的速度移动，如果步骤A中探测到的障碍物距离小于预设值，则无人机同时自动升高高度。

步骤七：当平移向量小于预设阈值时，停止控制无人机向所述定位基准平面的重心飞行，定位导航结束。