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      一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機的制作方法

      文檔序號:11706575閱讀:281來源:國知局
      一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機的制作方法與工藝

      本發(fā)明涉及無人機領(lǐng)域,尤其涉及用于輔助工作的輔助無人機,具體地,涉及一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機。



      背景技術(shù):

      無人機是一種不承載駕駛員、可以進行遙控或自主飛行的無人駕駛航空器。近期,無人機市場蓬勃發(fā)展,無人機(尤其是小型四旋翼無人機)常被用在工程實踐中進行橋梁隧道的拍攝和測量工作。

      但在實際操作過程中,橋梁隧道等地形常會阻礙衛(wèi)星導(dǎo)向信號的傳輸,四旋翼在缺少衛(wèi)星導(dǎo)航的情況下,只能根據(jù)手動指令和預(yù)先輸入飛控模塊的半自動控制程序完成下一步任務(wù)。

      而對于現(xiàn)有常用的四旋翼,其飛控程序并不具備控制無人機自主飛行、執(zhí)行任務(wù)并順利返航的優(yōu)秀性能。并且人工遙控操作極易受到環(huán)境干擾,如地形起伏、視野明暗變化等,導(dǎo)致手動指令無法連續(xù)穩(wěn)定輸出。

      因此,亟需一種能穩(wěn)定輔助衛(wèi)星導(dǎo)航信號傳輸?shù)难b置幫助執(zhí)行任務(wù)的無人機完成預(yù)定任務(wù)。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      為了克服上述問題,本發(fā)明人進行了銳意研究,設(shè)計出一種輔助無人機,所述輔助無人機與任務(wù)無人機進行協(xié)同作業(yè),當(dāng)任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱時,輔助無人機能夠輔助任務(wù)無人機重新獲得衛(wèi)星信號,繼續(xù)正常工作,從而完成本發(fā)明。

      本發(fā)明一方面提供了一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機,具體體現(xiàn)在以下方面:

      (1)一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機,其中,所述輔助無人機包括供電系統(tǒng)121、動力系統(tǒng)122和導(dǎo)航與控制系統(tǒng)123,其中,所述導(dǎo)航與控制系統(tǒng)123包括

      飛控模塊1232,用于獲得在以輔助無人機為原點的球坐標系中任務(wù)無人機的球坐標即任務(wù)無人機與輔助無人機之間的相對位置信息;和

      衛(wèi)星導(dǎo)航模塊1231,用于對輔助無人機的衛(wèi)星信息以及飛控模塊1232獲得的進行處理,得到任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號。

      (2)根據(jù)上述(1)所述的輔助無人機,其中,所述飛控模塊1232包括

      半自主飛控子模塊12321,用于控制輔助無人機進行半自主飛行;

      人工遙控裝置12322,用于接收輔助無人機操作臺發(fā)出的遙控指令;

      陀螺儀12323,用于獲得其中,表示任務(wù)無人機在以輔助無人機為原點b的球坐標系b-x’y’z’中的方位角,即任務(wù)無人機與輔助無人機的連線在x’y’-面內(nèi)的投影線與x’軸之間的夾角;和

      激光發(fā)射與探測裝置12324,用于發(fā)射激光線并獲得ra-b和θa-b,其中,ra-b表示在以輔助無人機為原點b的球坐標系b-x’y’z’中,任務(wù)無人機與原點b的徑向距離,即為輔助無人機與任務(wù)無人機之間的距離,θa-b表示在以輔助無人機為原點b的球坐標系b-x’y’z’中,任務(wù)無人機與輔助無人機的連線與z’軸之間的夾角,亦稱(90°-θa-b)為任務(wù)無人機在b-x’y’z’中的高低角,(90°-θa-b)也即為激光線相對于水平面的發(fā)射角度。

      (3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的輔助無人機,其中,所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊1231包括數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311、衛(wèi)星信號接收機12312和環(huán)形天線12313,其中,所述數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311用于對輔助無人機的衛(wèi)星信號以及任務(wù)無人機與輔助無人機之間的相對位置信息進行處理,獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號,并轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機;

      (4)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的系統(tǒng),其中,所述激光發(fā)射與探測裝置12324包括

      激光發(fā)射模塊123241,用于向任務(wù)無人機發(fā)射激光;

      激光接收模塊123242,用于接收任務(wù)無人機反射的激光;和

      數(shù)據(jù)獲得模塊123243,用于根據(jù)激光接收模塊接收的激光信號獲得任務(wù)無人機與輔助無人機之間的ra-b和θa-b。

      (5)根據(jù)上述(1)至(4)之一所述的系統(tǒng),其中,所述數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311包括

      信息轉(zhuǎn)換模塊123111,用于球坐標與衛(wèi)星信號之間的轉(zhuǎn)換;

      坐標獲得模塊123112,用于獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的球坐標系中的球坐標其中,ra表示在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,任務(wù)無人機與原點o之間的徑向距離;θa表示在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,任務(wù)無人機與地心的連線與z軸之間的夾角;表示在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,任務(wù)無人機與地心的連線在xy-面內(nèi)的投影線與x軸的夾角,亦稱為任務(wù)無人機在o-xyz中的方位角;和

      信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊123113,用于將輔助無人機獲得的任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)給任務(wù)無人機,使任務(wù)無人機按既定航向繼續(xù)工作。

      (6)根據(jù)上述(1)至(5)之一所述的系統(tǒng),其中,所述信息轉(zhuǎn)換模塊123111對無人機的衛(wèi)星信號(j,w,h)和球坐標進行相互轉(zhuǎn)換處理,所述轉(zhuǎn)換處理如式(1)~式(3)進行:

      w=90°-θ式(2),

      h=r-r式(3);

      其中,j表示經(jīng)度,w表示緯度,h表示高度,即,(j,w,h)表示衛(wèi)星信號,r表示地球半徑,而表示無人機的球坐標,具體地,在球坐標系o-xyz中,r表示原點與無人機之間的徑向距離,θ表示原點與無人機的連線與球坐標系中z軸之間的夾角,亦稱(90°-θ)為無人機在球坐標系中的高低角,表示原點與無人機的連線在xy-面上的投影線與x-軸之間的夾角,亦稱為無人機在球坐標系中的方位角。

      (7)根據(jù)上述(1)至(6)之一所述的系統(tǒng),其中,所述坐標獲得模塊123112先進行如式(4)~(6)所示處理,以獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的笛卡爾坐標系o-xyz中的直角坐標(xa、ya、za):

      za=rb·cosθb+ra-b·cosθa-b式(6);

      其中,在式(4)~(6)中:

      在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,表示輔助無人機的球坐標,具體地:rb表示原點與輔助無人機之間的徑向距離;θb表示原點o與輔助無人機的連線與z軸之間的夾角,亦稱(90°-θb)為輔助無人機在o-xyz中的高低角;表示原點與輔助無人機的連線在xy-面的投影線,與x-軸之間的夾角,亦稱為輔助無人機在o-xyz中方位角。

      (8)根據(jù)上述(1)至(7)之一所述的系統(tǒng),其中,所述坐標獲得模塊123112再進行如式(7)~(9)所示處理,以獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的球坐標系的球坐標

      本方另一方面提供了一種無人機協(xié)同作業(yè)方法,具體體現(xiàn)在以下方面:

      (9)一種無人機協(xié)同作業(yè)方法,優(yōu)選地,所述方法采用上述(1)至(8)所述輔助無人機與任務(wù)無人機協(xié)同進行,其中,所述方法如下進行:

      步驟(1)、當(dāng)任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱時,任務(wù)無人機向輔助無人機發(fā)送求助信號,輔助無人機接收到所述求助信號后靠近任務(wù)無人機,并利用激光發(fā)射模塊123241向任務(wù)無人機發(fā)射激光,任務(wù)無人機接收到輔助無人機發(fā)射的激光,并對激光進行反射;

      步驟(2)、輔助無人接收到任務(wù)無人機反射的激光信號,并利用數(shù)據(jù)獲得模塊123243以及陀螺儀12323進行處理,得到任務(wù)無人機與輔助無人機的在球坐標中的相對位置球坐標

      步驟(3)、利用輔助無人機的數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號,并將所述衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機。

      (10)根據(jù)上述(9)所述的方法,其中,步驟(3)包括以下子步驟:

      步驟(3.1)、利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111對輔助無人機的衛(wèi)星信號(jb,wb,hb)進行轉(zhuǎn)換處理,得到輔助無人機在以地心為原點的球坐標系中的球坐標

      步驟(3.2)、利用坐標獲得模塊123112對輔助無人機的球坐標和任務(wù)無人機與輔助無人機在球坐標中的相對位置球坐標進行處理,獲得任務(wù)無人機在笛卡爾坐標系中的直角坐標(xa,ya,za),

      步驟(3.3)、利用坐標獲得模塊123112對任務(wù)無人機在笛卡爾坐標系中的直角坐標(xa,ya,za)進行處理,得到任務(wù)無人機在以地心為原點的求坐標系中的球坐標

      步驟(3.4)、利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111對任務(wù)無人機的球坐標進行處理,將球坐標轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星信號,即獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號(ja,wa,ha),

      步驟(3.5)、利用信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊123113將獲得的任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機。

      附圖說明

      圖1示出本發(fā)明所述輔助無人機在輔助任務(wù)無人機時的工作系統(tǒng)圖;

      圖2示出本發(fā)明所述輔助無人機的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖3示出輔助無人機在以地心為原點的o-xyz坐標系中的坐標示意圖,其中,b表示輔助無人機;

      圖4示出任務(wù)無人機在以輔助無人機為原點b的b-x’y’z’坐標系中的坐標示意圖,其中,a表示任務(wù)無人機,b表示輔助無人機;

      圖5示出本發(fā)明所述系統(tǒng)的工作流程圖。

      附圖標號說明:

      121-供電系統(tǒng);

      122-動力系統(tǒng);

      1221-電機;

      1222-槳;

      1223-舵機;

      123-導(dǎo)航與控制系統(tǒng);

      1231-衛(wèi)星導(dǎo)航模塊;

      12311-數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置;

      123111-信息轉(zhuǎn)換模塊;

      123112-坐標獲得模塊;

      123113-信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊;

      12312-衛(wèi)星信號接收機;

      12313-環(huán)形天線;

      1232-飛控模塊;

      12321-半自主飛控子模塊;

      12322-人工遙控裝置;

      12323-陀螺儀;

      12324-激光發(fā)射與探測裝置;

      123241-激光發(fā)射模塊;

      123242-激光接收模塊;

      123243-數(shù)據(jù)獲得模塊。

      具體實施方式

      下面通過附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。通過這些說明,本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更為清楚明確。

      本發(fā)明一方面提供了一種用于輔助任務(wù)無人機獲取衛(wèi)星信號的輔助無人機,當(dāng)任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號丟失或較弱時,輔助無人機輔助任務(wù)無人機重新獲得衛(wèi)星信號,以沿既定路線繼續(xù)工作或飛行。

      其中,任務(wù)無人機用于執(zhí)行任務(wù),例如橋梁隧道等,但在任務(wù)執(zhí)行中,由于橋梁或隧道的影響或其它因素可能會導(dǎo)致任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號減弱,以致于不能繼續(xù)工作,其中,所述衛(wèi)星信號包括經(jīng)度、緯度和高度,分別以j、w和h表示。

      本發(fā)明所述輔助無人機能夠結(jié)合自身的衛(wèi)星信號以及其與任務(wù)無人機之間的相對位置信息,進行信息處理,獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號,并將該信號傳輸給任務(wù)無人機,使任務(wù)無人機繼續(xù)沿既定路線飛行或工作。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在地面站上設(shè)置有任務(wù)無人機操作臺和輔助無人機操作臺。

      其中,所述任務(wù)無人機操作臺用于控制任務(wù)無人機飛行,并與任務(wù)無人機和輔助無人機操作臺進行信息傳輸;所述輔助無人機操作臺用于控制輔助無人機飛行,并與輔助無人機和任務(wù)無人機操作臺進行信息傳輸。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,當(dāng)任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱時,(a)輔助無人機輔助任務(wù)無人機重獲衛(wèi)星信號,(b)任務(wù)無人機接收到輔助無人機傳輸?shù)男l(wèi)星信號后將接收情況反饋給任務(wù)無人機操作臺,再由任務(wù)無人機操作臺轉(zhuǎn)發(fā)至輔助無人機操作臺,(c)若輔助無人機操作臺收到任務(wù)無人機操作臺的反饋信號,說明輔助無人機輔助任務(wù)無人機接收衛(wèi)星信號成功,若未接收,則輔助無人機操作臺繼續(xù)調(diào)整輔助無人機的位置、姿態(tài)等狀態(tài)以輔助任務(wù)無人機重獲衛(wèi)星信號,直至輔助無人機操作臺接收到任務(wù)無人機成功獲取衛(wèi)星信號的接收信息。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖2所示,所述輔助無人機包括供電系統(tǒng)121、動力系統(tǒng)122和導(dǎo)航與控制系統(tǒng)123。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,所述供電系統(tǒng)121為無人機自攜帶的配套充電電池(機載電池),如lipo鋰聚合物電池等。

      其中,所述供電系統(tǒng)為無人機的正常工作提供所需的電能。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖2所示,所述動力系統(tǒng)122包括電機1221、槳1222和舵機1223。

      其中,動力系統(tǒng)根據(jù)輔助無人機操作臺發(fā)出的遙控指令,實現(xiàn)無人機的起降、飛行,并調(diào)整轉(zhuǎn)向和高度,達到配合工程任務(wù)順利實施的目的。同時,動力系統(tǒng)也是無人機電源的主要消耗系統(tǒng)。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖2所示,所述導(dǎo)航與控制系統(tǒng)123包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊1231和飛控模塊1232。

      其中,所述飛控模塊1232用于獲得在以輔助無人機為原點的球坐標系中任務(wù)無人機的球坐標也可以理解為任務(wù)無人機與輔助無人機的相對位置信息;所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊1231用于對輔助無人機的衛(wèi)星信息(jb、wb、hb)以及飛控模塊1232獲得的進行處理,得到任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號。其中,jb表示輔助無人機的經(jīng)度,jb表示輔助無人機的緯度,hb表示輔助無人機的高度。

      在本發(fā)明中:如圖4所示,是相對于以輔助無人機為原點b的球坐標系b-x’y’z’而言,其中,ra-b表示任務(wù)無人機與原點b之間的徑向距離,即輔助無人機與任務(wù)無人機之間的距離;θa-b表示在b-x’y’z’中,任務(wù)無人機與輔助無人機的連線與z’軸之間的夾角,亦稱(90°-θa-b)為任務(wù)無人機在b-x’y’z’中的高低角,(90°-θa-b)也即為激光線相對于水平面的發(fā)射角度;表示在b-x’y’z’中,任務(wù)無人機與輔助無人機的連線在x’y’-面內(nèi)的投影線與x’軸的夾角,亦稱為任務(wù)無人機在b-x’y’z’中的方位角。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,如圖2所示,所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊1231包括數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311、衛(wèi)星信號接收機12312和環(huán)形天線12313。

      其中,所述數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311用于對輔助無人機的衛(wèi)星信號(jb、wb、hb)以及任務(wù)無人機與輔助無人機之間的相對位置信息進行處理,獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號,并轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機

      在更進一步優(yōu)選的實施方式中,如圖2所示,所述飛控模塊1232包括半自主飛控子模塊12321、人工遙控裝置12322、陀螺儀12323和激光發(fā)射與探測裝置12324。

      其中,在半自主飛控子模塊12321內(nèi)設(shè)置有半自主飛控程序,用于控制輔助無人機進行半自主飛行;所述人工遙控裝置12322用于接收輔助無人機操作臺發(fā)出的遙控指令;所述陀螺儀12323用于獲得所述激光發(fā)射與探測裝置12324用于向任務(wù)無人機發(fā)射激光,并接收任務(wù)無人機反射的激光,同時經(jīng)過處理獲得輔助無人機與任務(wù)無人機之間ra-b和θa-b,而(90°-θa-b)即為激光線相對于水平面的發(fā)射角度。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖2所示,所述激光發(fā)射與探測裝置12324包括激光發(fā)射模塊123241、激光接收模塊123242和數(shù)據(jù)獲得模塊123243。

      其中,所述激光發(fā)射模塊123241用于向任務(wù)無人機發(fā)射激光;所述激光接收模塊123242用于接收任務(wù)無人機反射的激光;所述數(shù)據(jù)獲得模塊123243用于根據(jù)激光接收模塊接收的激光信號獲得任務(wù)無人機與輔助無人機的相對位置信息。

      其中,在本發(fā)明中,在輔助無人機向任務(wù)無人機發(fā)射激光時,使輔助無人機接近任務(wù)無人機,以使任務(wù)無人機處于輔助無人機發(fā)射激光的有效范圍內(nèi)。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,數(shù)據(jù)獲得模塊123243進行如下處理:

      其中,ra-b表示任務(wù)無人機與輔助無人機之間的距離;激光發(fā)射速率為設(shè)定值;所述激光反射時間為輔助無人機發(fā)射激光時計,到輔助無人機接收到反射激光時所需要的時間。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在所述任務(wù)無人機上設(shè)置有激光反射裝置。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,所述激光反射裝置為反光板。

      其中,所述激光反射裝置用于接收輔助無人機發(fā)射的激光,并對所述激光進行反射。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖2所示,所述數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311包括信息轉(zhuǎn)換模塊123111、坐標獲得模塊123112和信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊123113。

      其中,所述信息轉(zhuǎn)換模塊123111用于球坐標與衛(wèi)星信號之間的轉(zhuǎn)換;所述坐標獲得模塊123112用于獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的球坐標系中的球坐標;所述信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊123113用于將任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)給任務(wù)無人機,使任務(wù)無人機按既定航向繼續(xù)工作。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,所述信息轉(zhuǎn)換模塊123111根據(jù)式(1)~(3)對無人機的衛(wèi)星信號(j,w,h)和球坐標進行相互轉(zhuǎn)換處理:

      w=90°-θ式(2),

      h=r-r式(3)。

      其中,j表示經(jīng)度,w表示緯度,h表示高度,即,(j,w,h)表示衛(wèi)星信號,r表示地球半徑,而表示無人機的球坐標,具體地,在球坐標系o-xyz中,r表示原點與無人機之間的徑向距離,θ表示原點與無人機的連線與z軸之間的夾角,亦稱(90°-θ)為無人機在球坐標系中的高低角,表示原點與無人機的連線在xy-面上的投影線與x-軸之間的夾角,亦稱為無人機在球坐標系中的方位角。因此,利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111可以進行球坐標與衛(wèi)星信號的相互轉(zhuǎn)換,即由衛(wèi)星信號可以得到其對應(yīng)的球坐標,同樣由球坐標也可以得到其對應(yīng)的衛(wèi)星信號。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,所述坐標獲得模塊123112先進行如式(4)~(6)所示處理,以獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的笛卡爾坐標系o-xyz中的直角坐標(xa、ya、za):

      za=rb·cosθb+ra-b·cosθa-b式(6)。

      其中,在式(4)~(6)中:

      如圖3所示,在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,表示輔助無人機的球坐標,具體地:rb表示原點與輔助無人機之間的徑向距離;θb表示原點與輔助無人機的連線與z軸之間的夾角,亦稱(90°-θb)為輔助無人機在o-xyz中的高低角;表示原點與輔助無人機的連線在xy-面的投影線,與x-軸之間的夾角,亦稱為輔助無人機在o-xyz中方位角;

      如圖4所示,在以輔助無人機為原點b的球坐標系b-x’y’z’中,表示任務(wù)無人機的球坐標,具體地:ra-b表示原點(輔助無人機)與任務(wù)無人機之間的徑向距離;θa-b表示原點與任務(wù)無人機的連線與z’軸之間的夾角,亦稱(90°-θa-b)為任務(wù)無人機在b-x’y’z’中的高低角;表示原點與任務(wù)無人機的連線在x’y’-面的投影線與x’-軸之間的夾角,亦稱為任務(wù)無人機在b-x’y’z’中的方位角。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,所述坐標獲得模塊123112再進行如式(7)~(9)所示處理,以獲得任務(wù)無人機在以地心為原點的球坐標系的球坐標

      其中,在式(7)~(9)中,在以地心為原點o的球坐標系o-xyz中,表示任務(wù)無人機的球坐標,具體地:ra表示原點與任務(wù)無人機之間的徑向距離;θa表示原點與任務(wù)無人機的連線與z軸之間的夾角,亦稱(90°-θa)為任務(wù)無人機在o-xyz中的高低角;表示原點與任務(wù)無人機的連線在xy-面的投影線與x-軸之間的夾角,亦稱為任務(wù)無人機在o-xyz中的方位角。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在式(4)~式(5)中,θb和rb通過信息轉(zhuǎn)換模塊123111對輔助無人機的衛(wèi)星信號(jb,wb,hb)進行轉(zhuǎn)換處理而獲得,所述轉(zhuǎn)換處理具體如下進行:

      θb=90°-wb;rb=hb+r。

      其中,jb表示輔助無人機的經(jīng)度,wb表示輔助無人機的緯度,hb表示輔助無人機的高度,r表示地球半徑。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,在式(4)~式(5)中,ra-b為輔助無人機與任務(wù)無人機之間的距離,θa-b為以水平面為基準的激光的發(fā)射角度,ra-b和θa-b均是通過輔助無人機上的激光發(fā)射與探測裝置12324獲得。

      在更進一步優(yōu)選的實施方式中,在式(4)~式(5)中,由輔助無人機上的陀螺儀獲得。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,坐標獲得模塊123112獲得任務(wù)無人機的球坐標后,利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111將任務(wù)無人機的球坐標轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星信號(ja、wa、ha),其中,所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換具體如下進行:

      wa=90°-θa,ha=ra-r;

      其中,r表示地球半徑。這樣,即使在任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號減弱后也可以在輔助無人機的協(xié)同作業(yè)下重新獲得衛(wèi)星信號,繼續(xù)進行正常飛行并工作。

      本發(fā)明另一方面提供了一種無人機協(xié)同導(dǎo)航的方法,用于任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱的情況下。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,所述方法采用本發(fā)明第一方面所述輔助無人機與任務(wù)無人機協(xié)同工作。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,如圖5所示,所述方法如下進行:

      (1)當(dāng)任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱時,任務(wù)無人機操作臺向輔助無人機操作臺發(fā)送求助信號,輔助無人機操作臺接收到任務(wù)無人機操作臺發(fā)送的求助信號后調(diào)控輔助無人機使其靠近任務(wù)無人機,并利用激光發(fā)射模塊123241向任務(wù)無人機發(fā)射激光,任務(wù)無人機接收到輔助無人機發(fā)射的激光,并對激光進行反射;

      (2)輔助無人機接收到任務(wù)無人機反射的激光信號,并利用數(shù)據(jù)獲得模塊123243以及陀螺儀12323進行處理,得到任務(wù)無人機與輔助無人機的在球坐標中的相對位置球坐標

      (3)利用輔助無人機的數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)裝置12311獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號,并將所述衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在步驟(1)中,當(dāng)任務(wù)無人機丟失衛(wèi)星信號或衛(wèi)星信號較弱時,任務(wù)無人機操作臺的顯示界面顯示的衛(wèi)星顆數(shù)較低,一般低于10顆衛(wèi)星顆數(shù)視為衛(wèi)星信號丟失或較弱。

      此時,任務(wù)無人機操作臺即獲知任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號丟失或較弱,然后向輔助無人機操作臺發(fā)送求助信號。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,在步驟(1)中,求助信號的發(fā)送可以通過任務(wù)無人機操作臺和輔助無人機操作臺上的工作人員口頭傳達,也可以在兩個操作臺之間通過信息傳輸?shù)姆绞竭M行傳達。

      在更進一步優(yōu)選的實施方式中,在步驟(1)中,在輔助無人機操作臺接收到求助信號后,需要調(diào)控輔助無人機飛行至任務(wù)無人機可以接收到激光的有效范圍內(nèi),并調(diào)節(jié)激光的發(fā)射角度使任務(wù)無人機成功接收到激光。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在步驟(2)中,數(shù)據(jù)獲得模塊123243進行如下處理:

      這樣,利用激光發(fā)射與探測裝置獲得了任務(wù)無人機與輔助無人機在球坐標系中的徑向距離ra-b。

      在進一步優(yōu)選的實施方式中,θa-b為激光發(fā)射與探測裝置發(fā)射出的激光與水平面的夾角,其由激光發(fā)射與探測裝置即可獲得。

      在更進一步優(yōu)選的實施方式中,利用輔助無人機的陀螺儀獲得

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,步驟(3)包括以下子步驟:

      (3.1)利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111對輔助無人機的衛(wèi)星信號(jb,wb,hb)進行轉(zhuǎn)換處理,得到輔助無人機在以地心為原點的球坐標系中的球坐標

      (3.2)利用坐標獲得模塊123112對輔助無人機的球坐標和任務(wù)無人機與輔助無人機在球坐標中的相對位置球坐標進行處理,獲得任務(wù)無人機在笛卡爾坐標系中的直角坐標(xa,ya,za);

      (3.3)利用坐標獲得模塊123112對任務(wù)無人機在笛卡爾坐標系中的直角坐標(xa,ya,za)進行處理,得到任務(wù)無人機在以地心為原點的求坐標系中的球坐標

      (3.4)利用信息轉(zhuǎn)換模塊123111對任務(wù)無人機的球坐標進行處理,將球坐標轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星信號,即獲得任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號(ja,wa,ha);

      (3.5)利用信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊123113將獲得的任務(wù)無人機的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)至任務(wù)無人機。

      根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式,在步驟(3)之后進行以下步驟(4)或步驟(4’):

      (4)當(dāng)任務(wù)無人機成功接收到輔助無人機發(fā)送的衛(wèi)星信號后,任務(wù)無人機重新恢復(fù)正常工作,并將接收狀態(tài)反饋給任務(wù)無人機操作臺,任務(wù)無人機操作臺又將任務(wù)無人機的反饋信息轉(zhuǎn)發(fā)給輔助無人機操作臺,輔助操作臺停止激光發(fā)射;

      (4’)若在步驟任務(wù)無人機沒有成功接收到輔助無人機發(fā)送的衛(wèi)星信號,則輔助無人機操作臺接收不到任務(wù)無人機的反饋信息,則其繼續(xù)調(diào)控輔助無人機飛向任務(wù)無人機,直至任務(wù)無人機能夠成功接收到激光并獲得衛(wèi)星信號。

      本發(fā)明所具有的有益效果包括:

      (1)本發(fā)明所提供的輔助無人機設(shè)計簡便,減少了工程實際操作的難度,也降低復(fù)雜設(shè)計帶來的成本投入;

      (2)本發(fā)明所提供的輔助無人機可以大規(guī)模生產(chǎn)并投入市場;

      (3)本發(fā)明所提供的輔助無人機在有障礙影響任務(wù)無人機衛(wèi)星信號傳輸時,進行數(shù)據(jù)處理,使任務(wù)無人機重獲衛(wèi)星信號,保證了任務(wù)無人機的正常工作。

      在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“上”等指示的方位或位置關(guān)系僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

      以上結(jié)合了優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進行了說明,不過這些實施方式僅是范例性的,僅起到說明性的作用。在此基礎(chǔ)上,可以對本發(fā)明進行多種替換和改進,這些均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

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