一种无人机队与车队定位通信装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机队与车队定位通信装置，包括：影像采集装置，围绕车顶纵向转轴转动；识别标记，设置于无人机上至少一个位置，用于向影像采集装置提供唯一识别信息；测距系统，包括：高度测距装置，安装于无人机底部；以及长度测距装置，随影像采集装置同步转动；无线通信系统，分别设置在无人机和车辆上，用于对二者建立通信连接。同时，本发明专利技术中还公开了一种利用上述装置进行无人机队与车队定位通信方法，具有同样的技术效果。本发明专利技术中改变原有的无人机和车辆进行独立通信和定位的方式，将原本的绝对控制形式改为相对控制形式，有效的提高了控制的精度，避免无人机之间的碰撞问题，从而极大程度上提高任务的执行效率。从而极大程度上提高任务的执行效率。从而极大程度上提高任务的执行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机队与车队定位通信装置与方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种无人机队与车队定位通信装置与方法。

技术介绍

[0002]在对重要物资进行物流运输的过程中，为了保证运输的安全性，会通过无人机队对车队途径之处进行侦查。目前，在物流运输的过程中，一般通过GPRS技术对各无人机和运输车辆进行独立的定位和通信，此种定位方式获得了目标的绝对位置信息，根据该类定位信息在建立无人机与车队之间的相对位置关系时误差较大，导致了难以对无人机队和车队进行同步性控制。

技术实现思路

[0003]针对现有的无人机与车队之间通信定位时所存在的定位误差大，难以对无人机队和车队进行同步性控制的问题，本专利技术公开了一种无人机队与车队定位通信装置，无人机队包含若干个无人机，车队包括若干个车辆，本定位通信装置具体包括，
[0004]影像采集装置，安装于车队中的车辆顶部，且围绕车顶纵向转轴进行转动，进行设定范围内的水平方向360
°
的视频图像采集；
[0005]识别标记，设置于无人机上的至少一个位置，用于向所述影像采集装置提供对所述无人机进行唯一识别的信息；
[0006]测距装置，包括高度测距装置和长度测距装置；
[0007]所述的高度测距装置，安装于所述无人机底部，用于对所述无人机相对于地面的高度进行测量；
[0008]所述的长度测距装置，安装于所述车辆上且随所述影像采集装置同步转动，用于测量无人机与该安装长度测距装置的车辆间的相对距离；
[0009]无线通信装置，分别设置在所述无人机和车辆上，用于在二者之间建立无线通信连接。
[0010]进一步地，所述影像采集装置的镜头轴线与所述车顶纵向转轴的轴线成锐角，且所述长度测距装置的测距方向与所述影像采集装置的镜头轴线平行。
[0011]本专利技术还公开了一种利用所述的无人机队与车队定位通信装置进行无人机队与车队定位通信的方法，其具体步骤包括：
[0012]在车队出发前，利用无线通信装置建立每台无人机相对于指定车辆之间的无线通信连接；
[0013]开启所有影像采集装置，且令每个影像采集装置围绕对应的车顶纵向转轴转动；
[0014]对每个无人机进行独立操控，使其在设定范围内飞行，直至每个无人机的识别标记均被影像采集装置所采集；
[0015]解除对每个无人机的独立操控，通过车辆与无人机之间建立的无线通信连接，利
用无线通信装置对每个无人机分别进行控制；
[0016]启动高度测距装置和长度测距装置进行测距，测量得到无人机距离地面的高度和无人机与安装长度测距装置的车辆间的相对距离，同时记录影像采集装置的镜头轴线与其对应的车顶纵向转轴的轴线所成的角度，利用上述测量得到的无人机距离地面的高度、无人机与安装长度测距装置的车辆间的相对距离、影像采集装置的镜头轴线与其对应的车顶纵向转轴的轴线所成的角度，对无人机相对于安装长度测距装置的车辆的相对位置进行计算，根据相对位置的计算结果，对无人机进行定位控制；车辆通过其自身携带的卫星导航装置获得其位置信息。对与车辆建立无线通信连接的各无人机进行回收。
[0017]所述的对无人机相对于安装长度测距装置的车辆的相对位置进行计算，以安装长度测距装置的车辆上的长度测距装置的信号发射点为原点，以垂直方向为z轴，该车辆前进方向为x轴，建立三维平面直角坐标系；对于无人机在Z轴上的坐标C，通过高度测距装置测得的高度H与长度测距装置的信号发射点本身的高度h之差而求得，即C＝H
‑
h；长度测距装置测量得到的无人机与安装长度测距装置的车辆间的相对距离为L，长度测距装置至无人机的连线在XOY平面上的投影，与Y轴正向的夹角为β，与X轴正向的夹角为θ，则无人机在X轴上的坐标A的表达式为，
[0018][0019]无人机在Y轴上的坐标B的表达式为，
[0020][0021]则无人机在所述的三维平面直角坐标系中的位置坐标为[A,B,C]。
[0022]进一步地，当所述无人机的影像完整出现在所述影像采集装置所采集的视频图像的范围内时，启动所述高度测距装置和长度测距装置。
[0023]进一步地，通过车辆上的无线通信装置控制与该车辆建立通信连接的无人机，使得无人机以该车辆上影像采集装置垂直于地面向上延伸至设定高度的点为圆心，在该设定高度随该影像采集装置转动而同步地按照圆周进行飞行。
[0024]进一步地，当与车辆建立通信连接的无人机数量大于等于2时，不同的无人机在不同的设定高度运动。
[0025]进一步地，与所述车辆建立无线通信连接的各无人机的回收方法，其步骤具体包括：
[0026]S1，对需要回收的所有无人机建立回收序列，利用无线通信装置控制回收序列中的各无人机在设定高度上运动至其圆周飞行的轴线位置处；所述的圆周飞行的轴线，是指各个无人机飞行轨迹的圆周圆心的连线。
[0027]S2，控制回收序列中的各无人机同步向下运动，且在运动过程中保持高度测距装置的持续工作；
[0028]S3，当回收序列中的位于最底部的第一无人机下降至相对于车辆顶部的高度达到设定值时，将其移出回收序列，对该无人机进行降落并回收；
[0029]针对回收序列中的其余无人机重复步骤S2和步骤S3，直至回收序列中的所有无人机完成回收。
[0030]在将回收序列中的位于最底部的第一无人机移出回收序列后，确定回收序列中的
其余各无人机同步向下运动的时刻，其具体步骤包括：
[0031]在所述第一无人机移出回收序列前和移出回收序列后，分别获取回收序列中的其余各无人机中位于最底部的无人机上的高度测距装置得到的第一测距结果和第二测距结果，计算第二测距结果和第一测距结果的差值；当第二测距结果和第一测距结果的差值介于设定范围内，且得到第一测距结果和得到第二测距结果之间的持续时间超过设定极限时，控制回收序列中的其余各无人机同步向下运动。
[0032]本专利技术的有益效果为：
[0033]本专利技术改变了原有的无人机和车辆进行独立通信和定位的方式，将原本的绝对控制形式改为相对控制形式，即：通过指挥台直接与车辆建立通信连接，车辆通过其自身携带的卫星导航装置获得其位置信息，对于无人机的控制则通过其与车辆所建立的通信连接实现，同时对于无人机的定位通过与其建立通信连接的车辆来作为基准进行控制，使得车辆成为了二级指挥台，通过相对近距离的通信和定位有效的提高了无人机控制的精度；通过对控制对象的二级分配，可有效降低控制的难度，通过指挥台可保证车辆间的相对间距，确定与其建立连接的无人机的活动范围，从而有效的避免无人机之间的碰撞问题，极大程度上提高运输任务的执行效率。通过本专利技术中无人机的回收方式，可使得无人机有序的回收，避免在回收过程中的碰撞等问题。在上述过程中以高度测距装置的测距结果作为控制的依据，可实现精准的控制。
附图说明
[0034]图1为车辆与无人机之间的相对位置关系示意图；
[0035]图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机队与车队定位通信装置，无人机队包含若干个无人机，车队包括若干个车辆，其特征在于，该装置具体包括，影像采集装置，安装于车队中的车辆顶部，且围绕车顶纵向转轴进行转动，进行设定范围内的水平方向360
°
的视频图像采集；识别标记，设置于无人机上的至少一个位置，用于向所述影像采集装置提供对所述无人机进行唯一识别的信息；测距装置，包括高度测距装置和长度测距装置；所述的高度测距装置，安装于所述无人机底部，用于对所述无人机相对于地面的高度进行测量；所述的长度测距装置，安装于所述车辆上且随所述影像采集装置同步转动，用于测量无人机与该安装长度测距装置的车辆间的相对距离；无线通信装置，分别设置在所述无人机和车辆上，用于在二者之间建立无线通信连接。2.如权利要求1所述的无人机队与车队定位通信装置，其特征在于，所述影像采集装置的镜头轴线与所述车顶纵向转轴的轴线成锐角，且所述长度测距装置的测距方向与所述影像采集装置的镜头轴线平行。3.一种利用权利要求1或2所述的无人机队与车队定位通信装置进行无人机队与车队定位通信的方法，其特征在于，其具体步骤包括：在车队出发前，利用无线通信装置建立每台无人机相对于指定车辆之间的无线通信连接；开启所有影像采集装置，且令每个影像采集装置围绕对应的车顶纵向转轴转动；对每个无人机进行独立操控，使其在设定范围内飞行，直至每个无人机的识别标记均被影像采集装置所采集；解除对每个无人机的独立操控，通过车辆与无人机之间建立的无线通信连接，利用无线通信装置对每个无人机分别进行控制；启动高度测距装置和长度测距装置进行测距，测量得到无人机距离地面的高度和无人机与安装长度测距装置的车辆间的相对距离，同时记录影像采集装置的镜头轴线与其对应的车顶纵向转轴的轴线所成的角度，利用上述测量得到的无人机距离地面的高度、无人机与安装长度测距装置的车辆间的相对距离、影像采集装置的镜头轴线与其对应的车顶纵向转轴的轴线所成的角度，对无人机相对于安装长度测距装置的车辆的相对位置进行计算，根据相对位置的计算结果，对无人机进行定位控制；车辆通过其自身携带的卫星导航装置获得其位置信息；对与车辆建立无线通信连接的各无人机进行回收。4.如权利要求3所述的无人机队与车队定位通信的方法，其特征在于，所述的对无人机相对于安装长度测距装置的车辆的相对位置进行计算，以安装长度测距装置的车辆上的长度测距装置的信号发射点为原点，以垂直方向为z轴，该车辆前进方向为x轴，建立三维平面直角坐标系；对于无人机在Z轴上的坐标C，通过高度测距装置测得的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明政，张磊，郭磊，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院后勤科学与技术研究所，
类型：发明
国别省市：