[发明专利]一种适用于小型无人机的无线组网定位设备

权利要求书

1.一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，包括ARM主控单元和WIFI单元；其特征在于，还包括GNSS接收单元、超宽带定位单元、摄像头接口和气压计；所述WIFI单元设有2个；

其中，2个WIFI单元用于组网和通信；其支持多台无人机快速组件基于ADOV协议的无线自组织网络，用于实现无人机和无人机之间以及无人机与地面控制终端的通信；所述摄像头接口用于连接无人机的双目摄像头；

所述ARM主控单元用于对各传感器数据进行分析、处理、融合，实现无人机的室内外导航定位以及组网通信；其包括视觉定位模块、融合定位模块和无线自组网通信模块；所述视觉定位模块用于接收图像数据，并重建出空间景物的三维信息；所述融合定位模块对超宽带定位单元、GNSS接收单元和气压计上报的数据进行综合分析、融合，实现无人机的室内外导航定位；所述无线自组网通信模块通过WIFI信号实现多台无人机的网络自动组织和运行；

所述GNSS接收单元用于接收GNSS卫星导航信号，利用RTK技术实现室外的厘米级高精度定位；

所述超宽带定位单元通过利用纳秒甚至皮秒级的极窄脉冲，基于信号到达时延或时延差来计算发射与接收两端的距离或距离差，实现室内的高精度定位；

2个WIFI单元、GNSS接收单元、超宽带定位单元和摄像头接口均与ARM主控单元电连接；所述无线自组网通信模块采用分级网络结构，将所有无人机分成多个群，每个群由群首和群成员组成，群首负责群内管理和群间通信；群首的2个WIFI模块，第一WIFI模块工作在ADHOC模式，第二WIFI模块工作在AP模式；工作在AP模式的第二WIFI模块负责实现群内通信，与群成员工作在Manage模式的第二WIFI模块实现数据交换；工作在ADHOC模式的第一WIFI模块负责群间通信，与工作在ADHOC模式的其他群首进行数据交换；

所述融合定位模块实时监测GNSS接收单元接收的卫星信号质量，判断GNSS信号可用性；当本机的GNSS信号不可用时，融合定位模块通过无线自组织网络查询网内的其他无人机的GNSS定位是否正常；若网内存在GNSS定位正常的无人机A，本机的超宽带定位模块对本机与无人机A的相对位置进行测量，并根据无人机A的GNSS定位的绝对位置，计算出本机的绝对位置；若网内所有无人机均无法正常实现GNSS定位，融合定位模块通过超宽带定位模块测量无人机间的相对位置，并根据视觉定位信息进行目标识别、避障以及路径规划。

2.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，所述ARM主控单元还用于实现电源管理策略，所述电源管理策略通过外部的传感器感知外界环境变化，并切换工作模式。

3.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，所述融合定位模块还可通过无线自组织网接收地面控制中心指令，人工控制无人机飞行。

4.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，所述视觉定位模块通过摄像头接口接收无人机双目摄像头的图像数据，经过图像采集、图像校正、立体匹配得出视差图，并根据映射关系计算出场景的深度信息，进而重建出空间景物的三维信息，并将三维信息作为视觉定位信息通过ARM主控单元内的寄存器输出至融合定位模块。

5.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，所述超宽带定位单元上电后定期向其他无人机发出定位请求，获取定位辅助数据并输出给融合定位模块，融合定位模块根据TDOA原理预估出该待定位终端的粗略坐标，并进行多次迭代收敛，最终得到待定位终端的位置坐标。

6.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，所述融合定位模块根据气压计输出的气压值和温度，得出粗略的海拔高度。

7.根据权利要求1所述的一种适用于小型无人机的无线组网定位设备，其特征在于，还包括图传接口和飞控接口；所述图传接口和飞控接口用来连接无人机载荷的对应接口；图传信息和飞控信息通过无线自组织网络传送至地面控制终端。