本發(fā)明涉及機電一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

無人機是一種擁有動力裝置的無人駕駛飛行系統(tǒng)，它具有廣泛的應(yīng)用。無人機在某些使用領(lǐng)域需要定點著陸，然而目前很多無人機還做不到準確的定點著陸，達不到用戶的需求。目前一般無人機在基于GPS下進行室外定位著陸時，易受建筑物和樹木的阻隔而被干擾，并且由于多路徑效應(yīng)，接收裝置接收到經(jīng)過建筑物或者水面等一系列反射面反射后的干擾信號，使得信號的路徑變長，會產(chǎn)生系統(tǒng)偏差，最后導(dǎo)致定位不準，另外即使不受障礙物干擾在空曠位置接收到的位置信息與實際位置信息也還存在一些偏差；無人機在基于GPS下進行室內(nèi)定位著陸時也會存在與室外定位著陸相同的情況，為此，我提出一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航系統(tǒng)及控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航系統(tǒng)及控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的在基于GPS下現(xiàn)有無人機室內(nèi)外定位著陸會產(chǎn)生位置偏差的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航系統(tǒng)，包括機翼固定座，所述機翼固定座的四周均設(shè)有機翼，四組所述機翼的表面中央均設(shè)有激光接收單元，所述激光接收單元的輸出端電性連接有無人機控制系統(tǒng)的輸入端，所述無人機控制系統(tǒng)的輸入端電性連接有無人機GPS單元的輸出端，所述無人機控制系統(tǒng)的輸出端電性連接有無人機通信系統(tǒng)的輸入端，所述無人機通信系統(tǒng)的輸出端電性連接有著陸平臺系統(tǒng)的輸入端，所述著陸平臺系統(tǒng)的輸入端電性連接有基準站系統(tǒng)的輸出端。

優(yōu)選的，所述無人機控制系統(tǒng)包括電源單元，所述電源單元的輸出端電性連接有飛控處理器的輸入端，所述飛控處理器雙向電性連接有控制電路模塊，所述飛控處理器的輸出端電性連接有舵機系統(tǒng)的輸入端，所述舵機系統(tǒng)信號連接有控制電路模塊。

優(yōu)選的，所述無人機通信系統(tǒng)包括信息接收單元，所述信息接收單元的輸出端電性連接有信息保真單元的輸入端，所述信息保真單元的輸出端電性連接有中央處理器的輸入端，所述中央處理器的輸出端電性連接有無線傳輸單元的輸入端，所述無線傳輸單元的輸出端電性連接有記憶存儲單元的輸入端。

優(yōu)選的，所述著陸平臺系統(tǒng)包括激光發(fā)射單元，所述激光發(fā)射單元的輸出端電性連接有平臺控制主機的輸入端，所述平臺控制主機的輸出端分別電性連接有平臺通訊單元和平臺GPS單元的輸入端，所述平臺控制主機的輸入端電性連接有地圖監(jiān)控單元的輸出端。

優(yōu)選的，所述基準站系統(tǒng)包括基準站GPS系統(tǒng)，所述基準站GPS系統(tǒng)的輸出端電性連接有基準站控制單元的輸入端，所述基準站控制單元的輸出端電性連接有基準站通訊單元的輸入端。

優(yōu)選的，所述基準站GPS系統(tǒng)包括微處理器，所述微處理器的輸入端分別電性連接有坐標拾取單元和信息輸入單元的輸出端，所述微處理器的輸出端電性連接有信息處理單元的輸入端，所述信息處理單元的輸出端電性連接有信息發(fā)送單元的輸入端。

優(yōu)選的，該機電一體化無人機著陸導(dǎo)航控制方法具體包括以下步驟：

S1：確定無人機和著陸平臺的位置坐標，控制無人機向著陸平臺移動：通過無人機GPS單元和平臺GPS單元可以分別確定無人機和著陸平臺的位置坐標，再通過坐標拾取單元和信息輸入單元分別接收著陸平臺坐標和無人機的坐標，利用信息處理單元計算出兩者之間X和Y方向的差值，再利用信息發(fā)送單元將誤差傳遞給平臺控制主機和飛控處理器，讓飛控處理器通過控制無人機的舵機系統(tǒng)進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使無人機在原來高度上向著陸平臺的垂直方向的上空移動；

S2：控制無人機捕捉著陸平臺發(fā)射的激光信號：通過飛控處理器和控制電路模塊控制無人機的舵機系統(tǒng)，使其改變飛行姿態(tài)，讓機翼上的四組激光接收單元捕捉到著陸平臺上的激光發(fā)射單元發(fā)射的激光信號；

S3：無人機捕捉到著陸平臺發(fā)射的激光信號后，并調(diào)整自身的位置：通過基準站GPS系統(tǒng)可以計算出無人機坐標與著陸平臺坐標之間的X和Y方向上的誤差，利用基準站通訊單元將誤差信息傳遞給無人機通信系統(tǒng)，再利用無人機通信系統(tǒng)中的無線傳輸單元將誤差信息傳遞給飛控處理器，飛控處理器通過控制無人機的舵機系統(tǒng)進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使無人機和著陸平臺X和Y方向上的參數(shù)相同，即無人機位于著陸平臺的垂直方向上；

S4：控制無人機準確著陸：當無人機位于著陸平臺的垂直方向上時，利用飛控處理器和控制電路模塊通過控制無人機的舵機系統(tǒng)進而控制無人機下降，同時利用地圖監(jiān)控單元、平臺控制主機和無人機通信系統(tǒng)在無人機下降的過程中時刻防止X和Y方向上發(fā)生新的誤差。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過電源單元給飛控處理器供電，飛控處理器控制無人機舵機系統(tǒng)可以使其改變飛行姿態(tài)，控制電路模塊接收舵機系統(tǒng)的反饋信號，進而調(diào)整飛控處理器的工作狀態(tài)，使無人機室內(nèi)外定位著陸的誤差減小，通過信息接收單元可以與平臺通訊單元和基準站通訊單元進行信號傳遞，信號保真單元可以防止接收的信號發(fā)生失真，利用無線傳輸單元可以將無人機的工作狀態(tài)參數(shù)傳遞給著陸平臺系統(tǒng)和基準站系統(tǒng)，利用激光發(fā)射單元發(fā)出信號給無人機上的激光接收單元接收，引導(dǎo)無人機著陸，通過平臺GPS單元可以確定著陸平臺的位置坐標，并利用平臺通訊單元將坐標傳遞給基準站系統(tǒng)，通過地圖監(jiān)控單元，將著陸平臺坐標和無人機GPS單元確定的無人機坐標進行對比，最后通過平臺控制主機和基準站控制單元消除兩者之間誤差，通過基準站GPS系統(tǒng)可以計算出無人機坐標與著陸平臺坐標之間的X和Y方向之間的誤差，利用基準站通訊單元將誤差信息傳遞給平臺通訊單元和無人機通信系統(tǒng)，通過坐標拾取單元和信息輸入單元分別輸入著陸平臺坐標和無人機的坐標，再通過信息處理單元計算出兩者之間X和Y方向的差值，最后利用信息發(fā)送單元將誤差傳遞給平臺控制主機和飛控處理器，讓飛控處理器通過控制無人機的舵機系統(tǒng)進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使其在室內(nèi)外準確著陸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明原理框圖；

圖3為本發(fā)明無人機控制系統(tǒng)原理框圖；

圖4為本發(fā)明無人機通信系統(tǒng)原理框圖；

圖5為本發(fā)明著陸平臺系統(tǒng)原理框圖；

圖6為本發(fā)明基準站系統(tǒng)原理框圖；

圖7為本發(fā)明基準站GPS系統(tǒng)原理框圖；

圖8為本發(fā)明控制方法流程圖。

圖中：1機翼固定座、2機翼、3激光接收單元、4無人機GPS單元、5無人機控制系統(tǒng)、50電源單元、51飛控處理器、52舵機系統(tǒng)、53控制電路模塊、6無人機通信系統(tǒng)、60信息接收單元、61信息保真單元、62中央處理器、63無線傳輸單元、64記憶存儲單元、7著陸平臺系統(tǒng)、70激光發(fā)射單元、71平臺通訊單元、72平臺控制主機、73地圖監(jiān)控單元、74平臺GPS單元、8基準站系統(tǒng)、80基準站GPS系統(tǒng)、81基準站控制單元、82基準站通訊單元、801坐標拾取單元、802信息輸入單元、803微處理器、804信息處理單元、805信息發(fā)送單元。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-8，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航系統(tǒng)，包括機翼固定座1，所述機翼固定座1的四周均設(shè)有機翼2，四組所述機翼2的表面中央均設(shè)有激光接收單元3，所述激光接收單元3的輸出端電性連接有無人機控制系統(tǒng)5的輸入端，所述無人機控制系統(tǒng)5的輸入端電性連接有無人機GPS單元4的輸出端，所述無人機控制系統(tǒng)5的輸出端電性連接有無人機通信系統(tǒng)6的輸入端，所述無人機通信系統(tǒng)6的輸出端電性連接有著陸平臺系統(tǒng)7的輸入端，所述著陸平臺系統(tǒng)7的輸入端電性連接有基準站系統(tǒng)8的輸出端。

其中，無人機控制系統(tǒng)5包括電源單元50，電源單元50的輸出端電性連接有飛控處理器51的輸入端，飛控處理器51雙向電性連接有控制電路模塊53，飛控處理器51的輸出端電性連接有舵機系統(tǒng)52的輸入端，舵機系統(tǒng)52信號連接有控制電路模塊53，通過電源單元50給飛控處理器51供電，飛控處理器51控制無人機舵機系統(tǒng)52可以使其改變飛行姿態(tài)，控制電路模塊53接收舵機系統(tǒng)52的反饋信號，進而調(diào)整飛控處理器51的工作狀態(tài)，使無人機定位著陸的誤差減??；

無人機通信系統(tǒng)6包括信息接收單元60，信息接收單元60的輸出端電性連接有信息保真單元61的輸入端，信息保真單元61的輸出端電性連接有中央處理器62的輸入端，中央處理器62的輸出端電性連接有無線傳輸單元63的輸入端，無線傳輸單元63的輸出端電性連接有記憶存儲單元64的輸入端，通過信息接收單元60可以與平臺通訊單元71和基準站通訊單元82進行信號傳遞，信號保真單元61可以防止接收的信號發(fā)生失真，利用無線傳輸單元63可以將無人機的工作狀態(tài)參數(shù)傳遞給著陸平臺系統(tǒng)7和基準站系統(tǒng)8；

著陸平臺系統(tǒng)7包括激光發(fā)射單元70，激光發(fā)射單元70的輸出端電性連接有平臺控制主機72的輸入端，平臺控制主機72的輸出端分別電性連接有平臺通訊單元71和平臺GPS單元74的輸入端，平臺控制主機72的輸入端電性連接有地圖監(jiān)控單元73的輸出端，利用激光發(fā)射單元70發(fā)出信號給無人機上的激光接收單元3接收，引導(dǎo)無人機著陸，通過平臺GPS單元74可以確定著陸平臺的位置坐標，并利用平臺通訊單元71將坐標傳遞給基準站系統(tǒng)8，通過地圖監(jiān)控單元73，將著陸平臺坐標和無人機GPS單元4確定的無人機坐標進行對比，最后通過平臺控制主機72和基準站控制單元81消除兩者之間誤差，使著陸更加準確；

基準站系統(tǒng)8包括基準站GPS系統(tǒng)80，基準站GPS系統(tǒng)80的輸出端電性連接有基準站控制單元81的輸入端，基準站控制單元81的輸出端電性連接有基準站通訊單元82的輸入端，通過基準站GPS系統(tǒng)80可以計算出無人機坐標與著陸平臺坐標之間的X和Y方向上的誤差，利用基準站通訊單元82將誤差信息傳遞給平臺通訊單元71和無人機通信系統(tǒng)6；

基準站GPS系統(tǒng)80包括微處理器803，微處理器803的輸入端分別電性連接有坐標拾取單元801和信息輸入單元802的輸出端，微處理器803的輸出端電性連接有信息處理單元804的輸入端，信息處理單元804的輸出端電性連接有信息發(fā)送單元805的輸入端，通過坐標拾取單元801和信息輸入單元802分別接收著陸平臺坐標和無人機的坐標，再通過信息處理單元804計算出兩者之間X和Y方向的差值，最后利用信息發(fā)送單元805將誤差傳遞給平臺控制主機72和飛控處理器51，讓飛控處理器51通過控制無人機的舵機系統(tǒng)52進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使其準確著陸。

本發(fā)明還提供一種機電一體化無人機著陸導(dǎo)航控制方法，該機電一體化無人機著陸導(dǎo)航控制方法具體包括以下步驟：

S1：確定無人機和著陸平臺的位置坐標，控制無人機向著陸平臺移動：通過無人機GPS單元4和平臺GPS單元74可以分別確定無人機和著陸平臺的位置坐標，再通過坐標拾取單元801和信息輸入單元802分別接收著陸平臺坐標和無人機的坐標，利用信息處理單元804計算出兩者之間X和Y方向的差值，再利用信息發(fā)送單元805將誤差傳遞給平臺控制主機72和飛控處理器51，讓飛控處理器51通過控制無人機的舵機系統(tǒng)52進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使無人機在原來高度上向著陸平臺的垂直方向的上空移動；

S2：控制無人機捕捉著陸平臺發(fā)射的激光信號：通過飛控處理器51和控制電路模塊53控制無人機的舵機系統(tǒng)52，使其改變飛行姿態(tài)，讓機翼2上的四組激光接收單元3捕捉到著陸平臺上的激光發(fā)射單元70發(fā)射的激光信號；

S3：無人機捕捉到著陸平臺發(fā)射的激光信號后，并調(diào)整自身的位置：通過基準站GPS系統(tǒng)80可以計算出無人機坐標與著陸平臺坐標之間的X和Y方向上的誤差，利用基準站通訊單元82將誤差信息傳遞給無人機通信系統(tǒng)6，再利用無人機通信系統(tǒng)6中的無線傳輸單元63將誤差信息傳遞給飛控處理器51，飛控處理器51通過控制無人機的舵機系統(tǒng)52進而控制無人機的飛行姿態(tài)，使無人機和著陸平臺X和Y方向上的參數(shù)相同，即無人機位于著陸平臺的垂直方向上；

S4：控制無人機準確著陸：當無人機位于著陸平臺的垂直方向上時，利用飛控處理器51和控制電路模塊53通過控制無人機的舵機系統(tǒng)52進而控制無人機下降，同時利用地圖監(jiān)控單元73、平臺控制主機72和無人機通信系統(tǒng)6在無人機下降的過程中時刻防止X和Y方向上發(fā)生新的誤差。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。