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距離測量下的無人機定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的無人機多借助于GPS系統(tǒng)定位，由于GPS系統(tǒng)是一個衛(wèi)星授時系統(tǒng)，位于高空的衛(wèi)星進行統(tǒng)一的廣播式授時，通過接收機進行多個衛(wèi)星授時時間進行計算，然后得出相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，而因為傳輸距離過遠，一般能夠接收到的GPS信號都是以毫瓦計算的，所以GPS信號很容易被屏蔽，一些常見的材質(zhì)，比如金屬、水體等對電磁信號的影響最為嚴(yán)重，過厚的水泥墻體也會產(chǎn)生屏蔽效果，所以在室外使用才能保證接收到的持續(xù)可靠的衛(wèi)星信號。當(dāng)無人機在室內(nèi)使用時，則無法依靠GPS系統(tǒng)定位。同時由于GPS接收系統(tǒng)為了盡可能的接收微弱信號，所以對信號非常敏感，在使用中也容易受到不相干的電磁信號與噪音的影響，為此，我們提出了一種機電一體化距離測量下的無人機定位系統(tǒng)。

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距離測量下的無人機定位系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的由于GPS接收系統(tǒng)為了盡可能的接收微弱信號，所以對信號非常敏感，在使用中容易受影響的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種機電一體化距離測量下的無人機定位系統(tǒng)，包括：無人機、地面信號收發(fā)基站、服務(wù)器和三維建模裝置，所述無人機、地面信號收發(fā)基站、服務(wù)器和三維建模裝置組成無人機定位系統(tǒng)；

無人機：無人機的定位測量系統(tǒng)包括圖像定位子系統(tǒng)、距離定位子系統(tǒng)、中央處理器和位置調(diào)整控制子系統(tǒng)，圖像定位子系統(tǒng)對無人機的周圍的環(huán)境進行拍攝獲取圖像，通過獲取的圖像進行作為位置定位的基礎(chǔ)之一，距離定位子系統(tǒng)測定周圍的障礙物以及距離地面的高度作為無人機定位測量的基礎(chǔ)之一，中央處理器作為無人機控制系統(tǒng)的中心調(diào)控裝置，對無人機的控制起到主導(dǎo)作用，對信號的傳輸和接收進行判斷處理，位置調(diào)整控制子系統(tǒng)起到調(diào)控?zé)o人機的飛行狀態(tài)以及飛行路線進行調(diào)控，位置調(diào)整控制子系統(tǒng)通過控制機翼上的電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩來控制無人機飛行姿勢和飛行路線，中央處理器將無人機拍攝的圖像和測得的距離傳輸至地面信號收發(fā)基站；

地面信號收發(fā)基站：地面信號收發(fā)基站包括信號收發(fā)單元，地面信號收發(fā)基站接收中央處理器發(fā)送的無人機傳輸?shù)呐臄z圖像和測量的位置數(shù)據(jù)，地面信號收發(fā)基站作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，起到信號接收和傳輸?shù)淖饔茫?/p>

服務(wù)器：服務(wù)器作為定位系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪B接樞紐，服務(wù)器將地面信號收發(fā)基站發(fā)出的拍攝圖像和測量的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號傳輸至三維建模裝置；

三維建模裝置：三維建模裝置包括圖像處理單元、三維建模系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和顯示屏，圖像處理單元將服務(wù)器傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)進行處理，處理后的圖像通過三維建模系統(tǒng)進行三維建模，三維建模系統(tǒng)建立于計算機系統(tǒng)上，建模后通過顯示屏顯示。

優(yōu)選的，所述圖像定位子系統(tǒng)包括攝像頭，所述攝像頭電性輸出連接圖像采集單元，所述圖像采集單元電性輸出連接圖文轉(zhuǎn)換單元，所述圖文轉(zhuǎn)換單元電性輸出連接圖像采集處理器，所述圖像采集處理器電性輸出連接圖像存儲單元。

優(yōu)選的，所述攝像頭數(shù)量為相同的六組，且六組攝像頭分別安裝于無人機四組機翼的外端和無人機中心處的頂部與底部。

優(yōu)選的，所述距離定位子系統(tǒng)包括超聲波收發(fā)器，所述超聲波收發(fā)器電性輸出連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元電性輸出連接距離定位處理器，所述距離定位處理器電性輸出連接計時計算單元，所述計時計算單元電性輸出連接距離存儲單元，所述距離存儲單元電性輸出連接整形電路，所述整形電路電性輸出連接A/D轉(zhuǎn)換單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元電性輸出連接單片機。

優(yōu)選的，所述調(diào)整控制子系統(tǒng)包括控制電路和電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的數(shù)量為四組，且四組電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分別對應(yīng)無人機四組機翼上的電機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該機電一體化距離測量下的無人機定位系統(tǒng)，通過近距離的圖像和距離二者結(jié)合的方式對無人機進行定位，受到信號干擾較小，定位較為準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明信號傳輸路線圖；

圖2為本發(fā)明無人機控制系統(tǒng)圖圖；

圖3為本發(fā)明圖像定位子系統(tǒng)原理框圖；

圖4為本發(fā)明距離定位子系統(tǒng)原理框圖。

圖中：1無人機、2地面信號收發(fā)基站、3服務(wù)器、4三維建模裝置、5圖像定位子系統(tǒng)、51攝像頭、52圖像采集單元、53圖文轉(zhuǎn)換單元、54圖像采集處理器、55圖像存儲單元、6距離定位子系統(tǒng)、61超聲波收發(fā)器、62數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、63距離定位處理器、64計時計算單元、65距離存儲單元、66整形電路、67A/D轉(zhuǎn)換單元、68單片機、7中央處理器、8位置調(diào)整控制子系統(tǒng)。

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?；诒景l(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。

根據(jù)背景技術(shù)所提出的“由于GPS接收系統(tǒng)為了盡可能的接收微弱信號，所以對信號非常敏感，在使用中容易受影響”光流相機定位方案需要與鏡頭到拍攝對象(如地面)的距離相結(jié)合，通常的解決方案是通過增加超聲波傳感器等距離測量組件實現(xiàn)，將距離值與圖像幀的像素進行綜合對比分析，距離測量與相機定焦相結(jié)合準(zhǔn)確性提高，從而獲得飛行器的定位坐標(biāo)。

請參閱圖1-4，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種機電一體化距離測量下的無人機定位系統(tǒng)，包括：無人機1、地面信號收發(fā)基站2、服務(wù)器3和三維建模裝置4，無人機1、地面信號收發(fā)基站2、服務(wù)器3和三維建模裝置4組成無人機定位系統(tǒng)；

無人機1：無人機1的定位測量系統(tǒng)包括圖像定位子系統(tǒng)5、距離定位子系統(tǒng)6、中央處理器7和位置調(diào)整控制子系統(tǒng)8，圖像定位子系統(tǒng)5對無人機1的周圍的環(huán)境進行拍攝獲取圖像，通過獲取的圖像進行作為位置定位的基礎(chǔ)之一，距離定位子系統(tǒng)6測定周圍的障礙物以及距離地面的高度作為無人機1定位測量的基礎(chǔ)之一，中央處理器7作為無人機1控制系統(tǒng)的中心調(diào)控裝置，對無人機1的控制起到主導(dǎo)作用，對信號的傳輸和接收進行判斷處理，位置調(diào)整控制子系統(tǒng)8起到調(diào)控?zé)o人機1的飛行狀態(tài)以及飛行路線進行調(diào)控，位置調(diào)整控制子系統(tǒng)8通過控制機翼上的電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩來控制無人機1飛行姿勢和飛行路線，中央處理器7將無人機1拍攝的圖像和測得的距離傳輸至地面信號收發(fā)基站2；

地面信號收發(fā)基站2：地面信號收發(fā)基站2包括信號收發(fā)單元，地面信號收發(fā)基站2接收中央處理器7發(fā)送的無人機1傳輸?shù)呐臄z圖像和測量的位置數(shù)據(jù)，地面信號收發(fā)基站2作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，起到信號接收和傳輸?shù)淖饔茫?/p>

服務(wù)器3：服務(wù)器3作為定位系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪B接樞紐，服務(wù)器3將地面信號收發(fā)基站2發(fā)出的拍攝圖像和測量的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號傳輸至三維建模裝置4；

三維建模裝置4：三維建模裝置4包括圖像處理單元、三維建模系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和顯示屏，圖像處理單元將服務(wù)器3傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)進行處理，處理后的圖像通過三維建模系統(tǒng)進行三維建模，三維建模系統(tǒng)建立于計算機系統(tǒng)上，建模后通過顯示屏顯示。

其中，圖像定位子系統(tǒng)5包括攝像頭51，采集圖像，攝像頭51電性輸出連接圖像采集單元52，將攝像頭51拍攝的圖像采集，圖像采集單元52電性輸出連接圖文轉(zhuǎn)換單元53，將采集到的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，圖文轉(zhuǎn)換單元53電性輸出連接圖像采集處理器54，起到調(diào)控作用，圖像采集處理器54電性輸出連接圖像存儲單元55，將圖像數(shù)據(jù)存儲，攝像頭51數(shù)量為相同的六組，且六組攝像頭51分別安裝于無人機1四組機翼的外端和無人機1中心處的頂部與底部，對于無人機1周圍的信息進行全方位的采集，距離定位子系統(tǒng)6包括超聲波收發(fā)器61，作為距離測定的硬件，超聲波收發(fā)器61電性輸出連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元62，將距離信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元62電性輸出連接距離定位處理器63，距離定位處理器63電性輸出連接計時計算單元64，計時計算單元64電性輸出連接距離存儲單元65，距離存儲單元65電性輸出連接整形電路66，整形電路66電性輸出連接A/D轉(zhuǎn)換單元67，A/D轉(zhuǎn)換單元電性輸出連接單片機68，調(diào)整控制子系統(tǒng)8包括控制電路和電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)電流達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的效果，電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的數(shù)量為四組，且四組電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分別對應(yīng)無人機1四組機翼上的電機，四組機翼上的電機轉(zhuǎn)速分開調(diào)節(jié)，達到四組轉(zhuǎn)速均可調(diào)的效果。

工作原理：無人機1飛行的過程中，攝像頭51和超聲波收發(fā)器61實時對周圍進行拍攝圖像和測量距離，并將拍攝的圖像和測量的距離發(fā)出到地面信號收發(fā)基站2，地面信號收發(fā)基站2將該信息通過服務(wù)器3輸出至三維建模裝置4中的圖像處理單元，圖像處理單元將服務(wù)器3傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)進行處理，處理后的圖像通過三維建模系統(tǒng)進行三維建模，三維建模系統(tǒng)建立于計算機系統(tǒng)上，建模后通過顯示屏顯示。

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。