一种交通工具引导系统及引导方法_2

文档序号:9686311阅读:来源:国知局
具的与所述当前行驶状态对应的至少一个当前行 驶状态值,W使所述交通工具在基于所述至少一个当前行驶状态值获得至少一个修正参数 后,能够修正所述交通工具的行驶轨迹。可见,本申请实施例中的引导系统可W独立的完成 引导工作,不需要与其他导航方法结合使用,不会受到环境的限制,也不会受到卫星导航系 统的信号稳定度的影响,进而解决了现有技术中存在的,传统导航方式在使用上容易受到 外界环境的限制,导致无人机着陆过程出现故障的技术问题,实现了导航系统独立完成导 航工作,实现无人机准确着陆的技术效果。
[0047] 2、本申请实施例的方案中,跟踪系统不断将无人机的至少一个行驶参数输出至地 面站,然后地面站在计算获得至少一个当前行驶状态值后,通过无线数据链路,将运些数据 上传到无人机的自动驾驶仪,无人机自动驾驶仪根据运些信息,不断自动修正航迹,组成闭 环控制系统来控制无人机着陆,从而减少外界环境对引导系统的干扰。
[0048] 3、在本申请实施例的方案中,通过伺服系统接收跟踪主机的控制指令,并通过执 行该控制指令,控制跟踪天线进行转动,W驱动跟踪天线在方位上实现特定角度范围内的 随动,进而实现对交通工具的实时跟踪和定位。
【附图说明】
[0049] 图1为本申请实施例中交通工具引导系统的示意图;
[0050] 图2为本申请实施例中单脉冲天线子波束的截面示意图;
[0051] 图3为本申请实施例中交通工具引导方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0052] 在本申请实施例提供的技术方案中,通过跟踪系统和交通工具内部的内载系统建 立通讯连接,跟踪系统不断输出交通工具的至少一个行驶参数,并通过无线数据通讯将运 些数据发送至交通工具,W使交通工具根据运些数据对自身的行驶轨迹进行修正,进而完 成交通工具引导。本申请实施例中的引导系统不需要与其他导航方法结合使用,不会受到 环境的限制,也不会受到卫星导航系统的信号稳定度的影响,进而解决了现有技术中存在 的,传统导航方式在使用上容易受到外界环境的限制,导致无人机着陆过程出现故障的技 术问题,实现了导航系统独立完成导航工作,实现无人机准确着陆的技术效果。
[0053] 下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、【具体实施方式】及其对应 能够达到的有益效果进行详细的阐述。
[0054] 如图1说是,本申请实施例提供一种交通工具引导系统,包括:
[0055] 内载系统1,设置于一交通工具中;
[0056]跟踪系统2,设置在所述交通工具之外;
[0057] 其中,在所述跟踪系统2与所述内载系统1建立通信连接后,所述跟踪系统2用于获 得用于表征所述交通工具的当前行驶状态的至少一个当前行驶参数,并基于所述至少一个 当前行驶参数,获得所述交通工具的与所述当前行驶状态对应的至少一个当前行驶状态 值,W使所述交通工具在基于所述至少一个当前行驶状态值获得至少一个修正参数后,能 够修正所述交通工具的行驶轨迹。
[0058] 在实际应用中,交通工具引导系统适用于引导无人机着陆,还可W用于引导火车 入站等,本申请实施例中,W引导无人机着陆为例进行说明。
[0059] 首先,对引导系统中的内载系统1进行说明,内载系统1包括:内载天线10,在实际 应用中,内载天线10可W为Ka波段全向天线,Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分,Ka波 段的频率范围为26.5-40G化。Ka代表着K的正上方也就是说,该波段直接高于K波段。Ka波段 也被称作30/20G化波段,通常用于卫星通信。
[0060] 内载主机11,用于与所述跟踪系统2进行通信。具体的,本申请实施例中的内载主 机11采用时分复用的数字控制发射机和接收机,用于与跟踪系统2进行通讯。进一步,内载 系统1还包括自动驾驶仪12,用于根据所述至少一个修正参数,修正所述交通工具的行驶轨 迹,进而控制无人机准确着陆。
[0061] 本申请实施例中,所述引导系统还包括:
[0062] 地面站3,用于接收所述跟踪系统2发送的至少一个当前行驶参数,基于所述至少 一个当前行驶参数,获得所述至少一个当前行驶状态值,并将所述至少一个当前行驶状态 值发送至所述交通工具。
[0063] 具体来讲,当无人机进入着陆阶段时,跟踪系统2通过与内载系统1询问应答,跟踪 系统2不断的计算出无人机当前斜距和方位(至少一个当前行驶参数),并将斜距、方位角、 俯仰角输出到地面站3。地面站3计算位置信息(至少一个当前行驶状态值)后,通过无线数 据链路,将相关数据上传到交通工具的自动驾驶仪12,自动驾驶仪12根据运些数据,不断生 成修正参数,并自动修正航迹,组成闭环控制系统来准确的对交通工具进行引导。
[0064] 接下来,对跟踪系统2进行说明。所述跟踪系统2包括:跟踪天线20。跟踪天线20具 体包括:镜盘;N个天线馈电系统,用于提供N个子波束,并接收所述交通工具返回的目标回 波信号。
[0065] 在具体实施过程中,跟踪天线20可W为抛物面定向天线(二维和差天线),包括一 个抛物面镜盘,4部波导式天线馈电系统和一个低复合度天线罩,4个馈电系统提供了四副 天线福射图,包括天线瞄准线的左、右、上、下四个方位。每个天线福射图都标有1.3°的波束 宽度,极化方式为垂直极化。一旦对无人机进行了定位与跟踪,跟踪天线20就直接瞄准无人 机,并通过测量四个天线福射图的信号强度来精确跟踪无人机。
[0066] 具体来讲,在Ξ维空间内对一个目标进行定向要采用4个独立的接收支路,即方位 面两个支路,俯仰面两个支路。举例来讲,本申请实施例中,跟踪天线20包括4个天线馈电系 统,用于提供4个子波束,从而形成4个接收支路,如图2所示,为4个天线子波束的截面图。
[0067] 本申请实施例中,所述跟踪系统2还包括:跟踪主机21,用于根据所述N个子波束和 所述目标回波信号,计算获得所述至少一个当前行驶参数。
[0068] 具体来讲,至少一个当前行驶参数包括:跟踪系统2和交通工具之间的距离W及方 位,其中,方位包括方位角和俯仰角。
[0069] 本申请实施例中,首先,对测距原理进行说明。跟踪主机21可W通过伪码测距获得 跟踪系统2和交通工具之间的距离。W无人机为例,当无人机进入着陆阶段后(一般为3km~ 15km内),跟踪系统2需要不断输出无人机相对于跟踪系统2的距离。
[0070] 对于伪码测距,其距离公式为:D=0.2tc。其中,t是信号从跟踪系统2到交通工具 的往返时延,C是电磁波传播速度。
[0071] 本申请实施例中,测距的两个重要指标为距离模糊度和测距精度,对于伪码测距 而言,其单程距离模糊度公式:巧= 其中:N为伪码长度,I?c为码片率,C为光速。例 2 如:R= 30kmJc=lOMchip/s,则N= 200。
[0072] 由于伪随机码信号的周期可W很长,相关特性尖锐,采用相关检测法使得伪码测 距抗干扰能力大大加强,测距精度得到提高,测量距离也大大增加。
[0073] 本申请实施例中,当无人机进入着陆阶段后,跟踪系统2要在不断输出无人机相对 于跟踪系统2的距离的同时,输出方位角和俯仰角。接下来,对本申请实施例测角原理进行 说明。
[0074] 本申请实施例中采用单脉冲测角。测量安装天线波束的工
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