一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统的制作方法

本发明涉及机电一体化技术领域，具体为一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统。

背景技术：

现有的无人机多借助于GPS系统定位，由于GPS系统是一个卫星授时系统，位于高空的卫星进行统一的广播式授时，通过接收机进行多个卫星授时时间进行计算，然后得出相应的位置数据，而因为传输距离过远，一般能够接收到的GPS信号都是以毫瓦计算的，所以GPS信号很容易被屏蔽，一些常见的材质，比如金属、水体等对电磁信号的影响最为严重，过厚的水泥墙体也会产生屏蔽效果，所以在室外使用才能保证接收到的持续可靠的卫星信号。当无人机在室内使用时，则无法依靠GPS系统定位。同时由于GPS接收系统为了尽可能的接收微弱信号，所以对信号非常敏感，在使用中也容易受到不相干的电磁信号与噪音的影响，为此，我们提出了一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统，以解决上述背景技术中提出的由于GPS接收系统为了尽可能的接收微弱信号，所以对信号非常敏感，在使用中容易受影响的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统，包括：无人机、地面信号收发基站、服务器和三维建模装置，所述无人机、地面信号收发基站、服务器和三维建模装置组成无人机定位系统；

无人机：无人机的定位测量系统包括图像定位子系统、距离定位子系统、中央处理器和位置调整控制子系统，图像定位子系统对无人机的周围的环境进行拍摄获取图像，通过获取的图像进行作为位置定位的基础之一，距离定位子系统测定周围的障碍物以及距离地面的高度作为无人机定位测量的基础之一，中央处理器作为无人机控制系统的中心调控装置，对无人机的控制起到主导作用，对信号的传输和接收进行判断处理，位置调整控制子系统起到调控无人机的飞行状态以及飞行路线进行调控，位置调整控制子系统通过控制机翼上的电机的转速与转矩来控制无人机飞行姿势和飞行路线，中央处理器将无人机拍摄的图像和测得的距离传输至地面信号收发基站；

地面信号收发基站：地面信号收发基站包括信号收发单元，地面信号收发基站接收中央处理器发送的无人机传输的拍摄图像和测量的位置数据，地面信号收发基站作为数据的中转站，起到信号接收和传输的作用；

服务器：服务器作为定位系统中网络传输的连接枢纽，服务器将地面信号收发基站发出的拍摄图像和测量的位置数据转换为电信号，并将电信号传输至三维建模装置；

三维建模装置：三维建模装置包括图像处理单元、三维建模系统、计算机系统和显示屏，图像处理单元将服务器传输的图像数据进行处理，处理后的图像通过三维建模系统进行三维建模，三维建模系统建立于计算机系统上，建模后通过显示屏显示。

优选的，所述图像定位子系统包括摄像头，所述摄像头电性输出连接图像采集单元，所述图像采集单元电性输出连接图文转换单元，所述图文转换单元电性输出连接图像采集处理器，所述图像采集处理器电性输出连接图像存储单元。

优选的，所述摄像头数量为相同的六组，且六组摄像头分别安装于无人机四组机翼的外端和无人机中心处的顶部与底部。

优选的，所述距离定位子系统包括超声波收发器，所述超声波收发器电性输出连接数据转换单元，所述数据转换单元电性输出连接距离定位处理器，所述距离定位处理器电性输出连接计时计算单元，所述计时计算单元电性输出连接距离存储单元，所述距离存储单元电性输出连接整形电路，所述整形电路电性输出连接A/D转换单元，所述A/D转换单元电性输出连接单片机。

优选的，所述调整控制子系统包括控制电路和电子转速调节器，所述电子转速调节器的数量为四组，且四组电子转速调节器分别对应无人机四组机翼上的电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该机电一体化距离测量下的无人机定位系统，通过近距离的图像和距离二者结合的方式对无人机进行定位，受到信号干扰较小，定位较为准确。

附图说明

图1为本发明信号传输路线图；

图2为本发明无人机控制系统图图；

图3为本发明图像定位子系统原理框图；

图4为本发明距离定位子系统原理框图。

图中：1无人机、2地面信号收发基站、3服务器、4三维建模装置、5图像定位子系统、51摄像头、52图像采集单元、53图文转换单元、54图像采集处理器、55图像存储单元、6距离定位子系统、61超声波收发器、62数据转换单元、63距离定位处理器、64计时计算单元、65距离存储单元、66整形电路、67A/D转换单元、68单片机、7中央处理器、8位置调整控制子系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据背景技术所提出的“由于GPS接收系统为了尽可能的接收微弱信号，所以对信号非常敏感，在使用中容易受影响”光流相机定位方案需要与镜头到拍摄对象(如地面)的距离相结合，通常的解决方案是通过增加超声波传感器等距离测量组件实现，将距离值与图像帧的像素进行综合对比分析，距离测量与相机定焦相结合准确性提高，从而获得飞行器的定位坐标。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种机电一体化距离测量下的无人机定位系统，包括：无人机1、地面信号收发基站2、服务器3和三维建模装置4，无人机1、地面信号收发基站2、服务器3和三维建模装置4组成无人机定位系统；

无人机1：无人机1的定位测量系统包括图像定位子系统5、距离定位子系统6、中央处理器7和位置调整控制子系统8，图像定位子系统5对无人机1的周围的环境进行拍摄获取图像，通过获取的图像进行作为位置定位的基础之一，距离定位子系统6测定周围的障碍物以及距离地面的高度作为无人机1定位测量的基础之一，中央处理器7作为无人机1控制系统的中心调控装置，对无人机1的控制起到主导作用，对信号的传输和接收进行判断处理，位置调整控制子系统8起到调控无人机1的飞行状态以及飞行路线进行调控，位置调整控制子系统8通过控制机翼上的电机的转速与转矩来控制无人机1飞行姿势和飞行路线，中央处理器7将无人机1拍摄的图像和测得的距离传输至地面信号收发基站2；

地面信号收发基站2：地面信号收发基站2包括信号收发单元，地面信号收发基站2接收中央处理器7发送的无人机1传输的拍摄图像和测量的位置数据，地面信号收发基站2作为数据的中转站，起到信号接收和传输的作用；

服务器3：服务器3作为定位系统中网络传输的连接枢纽，服务器3将地面信号收发基站2发出的拍摄图像和测量的位置数据转换为电信号，并将电信号传输至三维建模装置4；

三维建模装置4：三维建模装置4包括图像处理单元、三维建模系统、计算机系统和显示屏，图像处理单元将服务器3传输的图像数据进行处理，处理后的图像通过三维建模系统进行三维建模，三维建模系统建立于计算机系统上，建模后通过显示屏显示。

其中，图像定位子系统5包括摄像头51，采集图像，摄像头51电性输出连接图像采集单元52，将摄像头51拍摄的图像采集，图像采集单元52电性输出连接图文转换单元53，将采集到的图像转换为数据信息，图文转换单元53电性输出连接图像采集处理器54，起到调控作用，图像采集处理器54电性输出连接图像存储单元55，将图像数据存储，摄像头51数量为相同的六组，且六组摄像头51分别安装于无人机1四组机翼的外端和无人机1中心处的顶部与底部，对于无人机1周围的信息进行全方位的采集，距离定位子系统6包括超声波收发器61，作为距离测定的硬件，超声波收发器61电性输出连接数据转换单元62，将距离信息转换为数据信号，数据转换单元62电性输出连接距离定位处理器63，距离定位处理器63电性输出连接计时计算单元64，计时计算单元64电性输出连接距离存储单元65，距离存储单元65电性输出连接整形电路66，整形电路66电性输出连接A/D转换单元67，A/D转换单元电性输出连接单片机68，调整控制子系统8包括控制电路和电子转速调节器，通过调节电流达到调节转速的效果，电子转速调节器的数量为四组，且四组电子转速调节器分别对应无人机1四组机翼上的电机，四组机翼上的电机转速分开调节，达到四组转速均可调的效果。

工作原理：无人机1飞行的过程中，摄像头51和超声波收发器61实时对周围进行拍摄图像和测量距离，并将拍摄的图像和测量的距离发出到地面信号收发基站2，地面信号收发基站2将该信息通过服务器3输出至三维建模装置4中的图像处理单元，图像处理单元将服务器3传输的图像数据进行处理，处理后的图像通过三维建模系统进行三维建模，三维建模系统建立于计算机系统上，建模后通过显示屏显示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。