一种基于无人机的自驾游控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于测距导航应用和无人机技术领域，公开了一种基于无人机的自驾游控制系统及方法，包括用户终端、车顶起降平台、无人机终端。本发明专利技术通过多点优化配置的UWB高精度测距实现无人机高精度位置确定，构建无人机停靠平台，实现无人机的自主停靠，自主伴飞。在停靠平台的基础上，还实现平台与手机的互联互通，实现无人机采集的数据、图像和用户手机的互联互通。通过平台和手机之间的连接功能，用户可以通过手机地图精确指挥无人机的准确降落、巡航和目的地取景。此外无人机还能够通过平台停靠，实现自主充电。本发明专利技术所需要的设备体积更小、质量更轻、功耗更低，因此有利于提高驾驶员的出行体验，丰富自驾游的内容。

A self driving travel control system and method based on unmanned aerial vehicle

The invention belongs to the range navigation application and the unmanned aerial vehicle technical field, and discloses a self driving travel control system and method based on the unmanned aerial vehicle, which comprises a user terminal, a roof landing platform and an unmanned aerial vehicle terminal. The invention realizes the precise position determination of the UAV through the UWB high-precision ranging of the multi-point optimized configuration, and constructs the unmanned aerial vehicle parking platform, so as to realize the automatic docking of the unmanned aerial vehicle and the autonomous flying together. On the basis of the platform, it also realizes the interconnection between the platform and the mobile phone, and realizes the interconnection of the data, images and the user's mobile phone collected by the uav. Through the connection function between platform and mobile phone, the user can accurately command the UAV accurate landing, cruise and destination view through the mobile phone map. In addition, the UAV can also dock through the platform to achieve autonomous charging. The equipment required by the invention is smaller, lighter in quality and lower in power consumption, so it is beneficial to improve the travel experience of the driver and enrich the content of the self driving tour.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的自驾游控制系统及方法
本专利技术属于测距导航应用和无人机
，尤其涉及一种基于无人机的自驾游控制系统及方法。
技术介绍
长期以来我国对于无人机的导航控制都是基于美国的GPS系统，现如今随着北斗应用技术的普及，利用北斗系统实现无人机的高精度自主起降将成为必然。从国内现有的无人机技术来看，自动起飞、定高飞行、按线巡航、自动返航等技术已相当成熟，唯独在高精度无人机自主起降方面依旧还是空白。现有的自主起降方案主要利用计算机视觉技术，利用摄像头进行双目运算或单目运算，然后经由主机进行图像特征处理，使得无人机能够自主降落。但该方案，由于视觉与图像技术比较复杂，计算量大，成本高，在自主起降的实现上还有很大局限性与不稳定性。同时，在恶劣天气的情况下，比如大雾或者沙尘天气，摄像头搜集的图像会很模糊从而影响自主降落整体的精度。同时现有无人机进行航拍任务时，主要是用户遥控无人机，无人机必须在视线范围以内，以致在进行高空作业及危险地区拍摄时风险很大，因为此时用户可能已经无法看清无人机的运动轨迹，所以无人机可能会撞上一些障碍物对其造成永久损害。自驾游途中，路线规划和自由度尤为重要。而现在，一般人驾车出行，都是通过车载GPS导航进行路线规划，该方法的缺陷在于GPS导航只是单一的利用卫星导航系统为车主提供导航服务，无法为车主提供突发情况下的道路侦察服务。通常来讲，自驾游活动的特点是路程远、伴行少、危险多，在车主遇到突发事件的情况下(例如前方出现拥堵性车祸、道路情况复杂无法判断前方是否能够通行、在人迹稀少通信信号差地带发生车辆故障等等)，普通GPS车载导航系统就显得无能为力，而此种突发事件如果处理不当贸然前行，往往会给车主会耗费车主大量宝贵的旅行时间，甚至有可能造成不可估量的经济损失甚至人身伤害。衡量自驾游出行是否舒适的另一项重要指标便是自由度，通常来讲，自驾游车主对自由度的需求极高，原因在于两方面：一是自驾游车主普遍经济条件良好，喜欢伴行少、不拘束的旅行方式；二是欣赏自驾游途中的景色往往占据旅行途中的大部分时间，再加上车主开车时需要注意力集中，不能过于分散精力在沿途美景，所以导致有时候最精彩的景色往往抓拍不到。综上所述，现有技术存在的问题是：应对自驾游中的突发事件能力差，不能解决车主的安全问题。自驾游途中自由度低，大量沿途美景无法捕捉。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于无人机的自驾游控制系统。本专利技术是这样实现的，一种基于无人机的自驾游控制系统，所述基于无人机的自驾游控制系统包括：用户终端、车顶起降平台、无人机终端。其中，三者的连接关系是，三个终端通过其各自搭载的433M无线通信模块建立连接。用户终端的功能是用户能够对无人机的状态进行控制与监控。例如：用户通过用户终端对无人机发送命令，使其能够起飞，返航，自主取景，一键精准降落，同时用户可通过用户终端界面监控到无人机的坐标位置以及飞行状态，同时用户终端允许用户对无人机的飞行状态进行手动操作，从而避免紧急情况的发生或者使得用户能够对无人机进行自由操控。车顶起降平台的功能：1.为无人机提供降落平台。2.为无人机降落后提供充电场所。3.提供定位信息。无人机终端的功能：1.执行根据用户指令的自主取景任务或者手动取景任务。2.执行根据用户指令的起飞，飞行到目标点，飞行状态手动操控，返航，精准降落任务。进一步，所述用户终端包括：人机交互界面、控制模块、通信模块。其中，三者的连接关系：人机交互界面和通信模块均与控制模块物理连接并受其控制。具体连接方式为用户对人机交互界面进行互动从而使得控制模块产生相应指令编码，这些指令编码再通过通信模块无线传输到无人机终端从而达到用户控制无人机的效果。人机交互界面的功能是1.用户能够通过与该界面互动对控制模块下达相应指令使控制模块能够产生相应的指令编码。2.显示无人机飞行的具体状态，坐标使用户能够对无人机进行监控。控制模块的功能是：根据用户与交互界面的互动产生各种指令编码，使无人机完成相应任务。通信模块的功能是：1.将控制模块产生的指令无线传输至无人机与车顶起降平台。2.接受由无人机终端传输过来的图片信息，本身的坐标信息，飞行状态信息。3.接受由车顶起降平台传输来的信息。进一步，所述车顶起降平台包括：供电模块、通信模块、北斗导航模块、超宽带定位模块接收端。其中，四者的具体连接关系为超宽带定位模块接收端与北斗导航模块与通信模块连接，将分别接受到的位置信息传输给通信模块，而供电模块则为独立模块，负责为降落的无人机以及车顶降落平台其他模块供电。供电模块的功能：为降落的无人机以及车顶降落平其他模块供电。通信模块的功能：1.与无人机终端相互通信。2.与用户终端进行相互通信。北斗导航模块的功能：实现北斗导航，对无人机进行粗略的定位与导航。超宽带定位模块接收端的功能：1.构成本地导航坐标系。2.获取本地导航坐标系中x轴与地磁北向的夹角。3.接受由该模块发射端发出的测距信息。4.获取无人机与该模块接收端中三雷达的实时距离。进一步，所述无人机终端包括：主控制器、通信模块、超宽带定位模块发射端。四者连接关系为通信模块和超宽带定位模块发射端分别与主控制器连接。具体连接方式：主控制器收集来自通信模块的信息，同时并产生某些信息通过通信模块发射出去，同时控制超宽带定位发射模块发射端发射测距信息。主控制器功能：1.分析并计算由通信模块接受到的北斗定位信息以及超宽带定位模块传输而来的测角测距信息。2.根据用户命令来执行无人机的各种功能。3.向超宽带定位模块发射端发送一系列命令，控制其向外发射测距射频信号。通信模块功能：1.与车顶起降平台通信模块通信。2.与用户终端通信模块通信。超宽带定位模块发射端的功能：不断向周围发射测距射频信息。精准定位技术的核心是超宽带定位系统，该系统由发射端和接收端两部分构成。发射端位于飞机上，主体是一个标签雷达，该雷达在使能后可不断向外发出测距射频信号。接收端位于车顶平台上，包括三个相互正交的雷达基站和一个电子罗盘，正交的三个雷达构成了一个确定的本地导航坐标系，电子罗盘的作用是获取本地导航坐标系中x轴与地磁北向的夹角，从而确定了本地导航坐标系与飞机所在的东北天坐标系之间的变换矩阵，再结合标签雷达与三个基站雷达之间的实时距离，用户终端能解算出飞机在本地导航坐标系中的实时坐标，最后将坐标转化为无人机与车顶之间的相对位移量指令通过无线透传发送给无人机，从而实现精准降落。本专利技术的另一目的在于提供一种所述基于无人机的自驾游控制系统的基于无人机的自驾游控制方法，所述基于无人机的自驾游控制方法包括以下步骤：步骤一，用户确定好取景位置后下达命令，由北斗导航模块通过无线透传将景点的地理坐标发送给无人机，无人机将执行自主取景任务；在该过程中信号详细的处理过程：由北斗定位模块直接采集到的地理坐标为国际通用的度分格式，不能直接为无人机所利用，需要先将其转换成精确到小数点后第八位的弧度制表示形式。以西安钟楼为例，其地理坐标为北纬34°15.66’，东经108°56.54’，按上述函数转换后得到其弧度制坐标：北纬0.597967255，东经1.901402411。而自主取景任务是作者基于大疆API库开发出的一种高级寻址任务，只需要输入景点的地理坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机的自驾游控制系统，其特征在于，所述基于无人机的自驾游控制系统包括：用户终端、车顶起降平台、无人机终端；所述用户终端、车顶起降平台、无人机终端通过其各自搭载的无线通信模块建立连接；用户终端，用于用户对无人机的状态进行控制与监控；车顶起降平台，用于为无人机提供降落平台；为无人机降落后提供充电场所；提供定位信息；无人机终端，用于执行根据用户指令的自主取景任务或者手动取景任务；执行根据用户指令的起飞，飞行到目标点，飞行状态手动操控，返航，精准降落任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的自驾游控制系统，其特征在于，所述基于无人机的自驾游控制系统包括：用户终端、车顶起降平台、无人机终端；所述用户终端、车顶起降平台、无人机终端通过其各自搭载的无线通信模块建立连接；用户终端，用于用户对无人机的状态进行控制与监控；车顶起降平台，用于为无人机提供降落平台；为无人机降落后提供充电场所；提供定位信息；无人机终端，用于执行根据用户指令的自主取景任务或者手动取景任务；执行根据用户指令的起飞，飞行到目标点，飞行状态手动操控，返航，精准降落任务。2.如权利要求1所述的基于无人机的自驾游控制系统，其特征在于，所述用户终端包括：人机交互界面、控制模块、通信模块；所述人机交互界面、通信模块均与控制模块物理连接并受其控制；用户对人机交互界面进行互动从而使得控制模块产生相应指令编码，这些指令编码再通过通信模块无线传输到无人机终端从而达到用户控制无人机；人机交互界面，用于用户能够通过与该界面互动对控制模块下达相应指令使控制模块能够产生相应的指令编码，显示无人机飞行的具体状态，坐标使用户能够对无人机进行监控；控制模块，用于根据用户与交互界面的互动产生各种指令编码，使无人机完成相应任务。通信模块，用于将控制模块产生的指令无线传输至无人机与车顶起降平台；接受由无人机终端传输过来的图片信息，本身的坐标信息，飞行状态信息；接受由车顶起降平台传输来的信息。3.如权利要求1所述的基于无人机的自驾游控制系统，其特征在于，所述车顶起降平台包括：供电模块、通信模块、北斗导航模块、超宽带定位模块接收端；超宽带定位模块接收端与北斗导航模块与通信模块连接，将分别接受到的位置信息传输给通信模块，而供电模块则为独立模块，负责为降落的无人机以及车顶降落平台其他模块供电；供电模块，用于为降落的无人机以及车顶降落平其他模块供电；通信模块，用于与无人机终端相互通信；与用户终端进行相互通信；北斗导航模块，用于实现北斗导航，对无人机进行粗略的定位与导航；超宽带定位模块接收端，用于构成本地导航坐标系，获取本地导航坐标系中x轴与地磁北向的夹角，接受由该模块发射端发出的测距信息，获取无人机与该模块接收端中三雷达的实时距离。4.如权利要求1所述的基于无人机的自驾游控制系统，其特征在于，所述无人机终端包括：主控制器、通信模块、超宽带定位模块发射端；通信模块和超宽带定位模块发射端分别与主控制器连接；主控制器收集来自通信模块的信息，同时并产生某些信息通过通信模块发射出去，同时控制超宽带定位发射模块发射端发射测距信息；主控制器，用于分析并计算由通信模块接受到的北斗定位信息以及超宽带定位模块传输而来的测角测距信息；根据用户命令来执行无人机的各种功能；向超宽带定位模块发射端发送一系列命令，控制其向外发射测距射频信号；通信模块，用于与车顶起降平台通信模块通信；与用户终端通信模块通信；超宽带定位模块，用于不断向周围发射测距射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，丁建邦，梁天，黄莹，田好雨，余子珩，郭云聪，李池鑫，赵继豪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61