一种无人机、定位设备及定位系统技术方案

本申请公开了一种无人机、定位设备及定位系统，无人机包括：控制器向射频收发电路发送第一超宽带UWB信号；射频收发电路通过天线阵列发射第一UWB信号，并通过天线阵列接收来自停机坪的定位设备针对第一UWB信号的反馈UWB信号，并将反馈UWB信号发送给控制器；控制器根据第一UWB信号的传输时间和反馈UWB信号的传输时间获得无人机与停机坪的定位设备之间的距离；天线阵列包括多个天线，多个天线形成一个平面；控制器根据多个天线接收的停机坪的定位设备发送的第二UWB信号获得无人机与停机坪的定位设备之间的角度；根据无人机与停机坪的定位设备之间的距离和角度控制无人机返航停机坪，能够实现无人机的自动精准返航。能够实现无人机的自动精准返航。能够实现无人机的自动精准返航。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机、定位设备及定位系统


[0001]本申请涉及无人机定位
，尤其涉及一种无人机、定位设备及定位系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，无人机控制越来越智能，应用场景越来越广泛，而且对于无人机的要求也越来越高，例如，不用人工遥控，无人机可以实现自动精准返航等。
[0003]目前，民用的小型无人机一般还在采用人工遥控实现返航，如果无人机自动返航，利用北斗卫星导航或GPS导航来进行定位，但是无论北斗还是GPS，对于无人机的返航点和起飞点之间将会存在几米甚至几十米的误差，造成无人机不能精准返航到返航点。如果无人机自动返航的位置偏差较大，地面的障碍物太多时可能造成无人机损坏。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题，本申请提供一种无人机、定位设备及定位系统，能够实现无人机的自动精准返航。
[0005]本申请提供一种无人机，包括：控制器、射频收发电路和天线阵列；射频收发电路和天线阵列以及控制器电连接；控制器，用于向射频收发电路发送第一超宽带UWB信号；射频收发电路，用于通过天线阵列发射第一UWB信号，并通过天线阵列接收来自停机坪的定位设备针对第一UWB信号的反馈UWB信号，并将反馈UWB信号发送给控制器；控制器，还用于根据第一UWB信号的传输时间和反馈UWB信号的传输时间获得无人机与停机坪的定位设备之间的距离；天线阵列包括多个天线，多个天线形成一个平面；控制器，还用于根据多个天线接收的停机坪的定位设备发送的第二UWB信号获得无人机与停机坪的定位设备之间的角度；根据无人机与停机坪的定位设备之间的距离和角度控制无人机返航停机坪。
[0006]无人机向停机坪发送第一UWB信号，停机坪对第一UWB信号进行反馈，无人机根据反馈UWB信号获得与停机坪之间的距离；另外，停机坪向无人机的多个天线发送第二UWB信号，由于多个天线之间存在距离，因此，尽管停机坪发送的为同一个第二UWB信号，但是多个天线接收的第二UWB信号由差别，利用多个天线接收的不同的第二UWB信号可以获得无人机与停机坪之间的角度。由于UWB信号可以实现精准的定位，因此，无人机根据UWB信号可以获得与停机坪之间的距离，也可以获得与停机坪之间的角度，无人机根据距离和角度便可以实现自动精准返航，相比于利用北斗或GPS定位来返航准确度更高，可以实现厘米级的精准返航，从而避免无人机没有返航到指定地点而出现意外。
[0007]一种可能的实现方式，停机坪的定位设备针对第一UWB信号的反馈UWB信号携带第一UWB信号的接收时间和反馈UWB信号的发射时间；控制器，具体用于根据第一UWB信号的发射时间和第一UWB信号的接收时间获得第一UWB信号的传输时间，以及根据反馈信号的接收时间和反馈UWB信号的发射时间获得反馈UWB信号的传输时间。
[0008]一种可能的实现方式，控制器，具体用于根据第一UWB信号的传输时间、反馈UWB信号的传输时间和电磁波传播速度获得无人机与停机坪之间的距离；第一UWB信号和反馈UWB
信号均为电磁波。
[0009]一种可能的实现方式，天线阵列包括至少三个天线，至少三个天线形成一个平面；控制器，具体用于根据至少三个天线接收的停机坪的定位设备发送的第二UWB信号获得无人机与停机坪之间的角度。因为控制器需要获得无人机与停机坪之间的立体角度，如果多个天线位于同一条直线上，则同一条直线与停机坪仅构成一个二维平面，控制器无法获得空间立体角度，因此，需要多个天线之间的连线至少形成两条交叉的直线，即至少形成一个平面，进而获得两条直线各自与停机坪形成的平面，进而获得无人机与停机坪之间的立体角度，由立体角度，无人机才可以准确获得停机坪的位置，实现精准返航。
[0010]一种可能的实现方式，天线阵列至少包括以下四个天线：第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；第一天线，用于发射第一UWB信号和接收反馈UWB信号；第二天线、第三天线和第四天线，均用于接收定位设备发送的第二UWB信号；控制器，具体用于根据第二UWB信号获得定位设备相对于第二天线和定位设备相对于第三天线之间的第一角度，以及根据第二UWB信号获得定位设备相对于第二天线和定位设备相对于第四天线之间的第二角度，根据所第一角度和第二角度获得无人机与停机坪之间的角度。应该理解，获得无人机和定位设备之间角度时需要利用至少三个天线，例如三个，另外可以根据大于三个天线即更多数量的天线来获得角度，本申请不做具体限定。
[0011]一种可能的实现方式，控制器，具体用于根据第二天线与第三天线之间的第一距离、第二天线接收的第二UWB信号和第三天线接收的第二UWB信号获得定位设备相对于第二天线和定位设备相对于第三天线之间的第一角度；还具体用于根据第二天线与第四天线之间的第二距离、第二天线接收的第二UWB信号和第四天线接收的第二UWB信号获得定位设备相对于第二天线和定位设备相对于第四天线之间的第二角度；控制器，具体用于根据所第一角度和第二角度获得无人机与停机坪之间的角度。
[0012]一种可能的实现方式，控制器，具体用于根据第二天线接收的第二UWB信号的相位和第三天线接收的第二UWB信号的相位获得第一相位差，根据第一相位差、第一距离和电磁波传播速度获得第一角度；用于根据第二天线接收的第二UWB信号的相位和第四天线接收的第二UWB信号的相位获得第二相位差，根据第二相位差、第二距离和电磁波传播速度获得第二角度。
[0013]一种可能的实现方式，控制器具体根据以下公式获得第一角度α1；
[0014][0015]其中，d1为第一距离，c为电磁波传播速度，为第一相位差；
[0016]控制器具体用于根据以下公式获得第二角度α2；
[0017][0018]其中，d2为第二距离，为第二相位差。
[0019]一种可能的实现方式，射频收发电路包括：发射通道、第一接收通道、第二接收通道、第一开关组和第二开关组；第一天线和第二天线均通过第一开关组连接发射通道；第一天线和第二天线均通过第一开关组连接第一接收通道；第三天线和第四天线均通过第二开关组连接第二接收通道；控制器，具体用于控制第一开关组中的开关动作使第一天线与发
射通道接通，通过第一天线发射第一UWB信号，并控制第一开关组中的开关动作使第一天线与第一接收通道接通，通过第一天线接收反馈UWB信号；具体用于控制第一开关组中的开关动作使第二天线与第一接收通道接通，接收第二天线接收的第二UWB信号；具体用于控制第二开关组中的开关动作，分别使第三天线与第二接收通道接通和第四天线与第二接收通道接通，分别接收第三天线接收的第二UWB信号和第四天线接收的第二UWB信号。
[0020]一种可能的实现方式，射频收发电路还包括：第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器；第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器均用于UWB频段的滤波；第一天线和第一开关组之间连接第一滤波器；第二天线和第一开关组之间连接第二滤波器；第三天线和第二开关组之间连接第三滤波器；第四天线和第二开关组之间连接第四滤波器。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机，其特征在于，包括：控制器、射频收发电路和天线阵列；所述射频收发电路和所述天线阵列以及所述控制器电连接；所述控制器，用于向所述射频收发电路发送第一超宽带UWB信号；所述射频收发电路，用于通过所述天线阵列发射所述第一UWB信号，并通过所述天线阵列接收来自停机坪的定位设备针对所述第一UWB信号的反馈UWB信号，并将所述反馈UWB信号发送给所述控制器；所述控制器，还用于根据所述第一UWB信号的传输时间和所述反馈UWB信号的传输时间获得所述无人机与所述停机坪的定位设备之间的距离；所述天线阵列包括多个天线，所述多个天线形成一个平面；所述控制器，还用于根据所述多个天线接收的所述停机坪的定位设备发送的第二UWB信号获得所述无人机与所述停机坪的定位设备之间的角度；根据所述无人机与所述停机坪的定位设备之间的距离和所述角度控制所述无人机返航所述停机坪。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述停机坪的定位设备针对所述第一UWB信号的反馈UWB信号携带所述第一UWB信号的接收时间和所述反馈UWB信号的发射时间；所述控制器，具体用于根据所述第一UWB信号的发射时间和所述第一UWB信号的接收时间获得所述第一UWB信号的传输时间，以及根据所述反馈信号的接收时间和所述反馈UWB信号的发射时间获得所述反馈UWB信号的传输时间。3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述第一UWB信号的传输时间、所述反馈UWB信号的传输时间和电磁波传播速度获得所述无人机与所述停机坪之间的距离；所述第一UWB信号和所述反馈UWB信号均为电磁波。4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述天线阵列包括至少三个天线，所述至少三个天线形成一个平面；所述控制器，具体用于根据所述至少三个天线接收的所述停机坪的定位设备发送的第二UWB信号获得所述无人机与所述停机坪之间的角度。5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述天线阵列至少包括以下四个天线：第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；所述第一天线，用于发射所述第一UWB信号和接收所述反馈UWB信号；所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线，均用于接收所述定位设备发送的所述第二UWB信号；所述控制器，具体用于根据所述第二UWB信号获得所述定位设备相对于所述第二天线和所述定位设备相对于所述第三天线之间的第一角度，以及根据所述第二UWB信号获得所述定位设备相对于所述第二天线和所述定位设备相对于所述第四天线之间的第二角度，根据所第一角度和所述第二角度获得所述无人机与所述停机坪之间的角度。6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述第二天线与所述第三天线之间的第一距离、所述第二天线接收的所述第二UWB信号和所述第三天线接收的所述第二UWB信号获得所述定位设备相对于所述第二天线和所述定位设备相对于所述第三天线之间的第一角度；还具体用于根据所述第二天线与所述第四天线之间的第二距离、所述第二天线接收的所述第二UWB信号和所述第四天线接收的所述第二UWB信号获得所述定位设备相对于所述第二天线和所述定位设备相对于所述第四天线之间的第二角度；
所述控制器，具体用于根据所第一角度和所述第二角度获得所述无人机与所述停机坪之间的角度。7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述第二天线接收的所述第二UWB信号的相位和所述第三天线接收的所述第二UWB信号的相位获得第一相位差，根据所述第一相位差、所述第一距离和电磁波传播速度获得所述第一角度；用于根据所述第二天线接收的所述第二UWB信号的相位和所述第四天线接收的所述第二UWB信号的相位获得第二相位差，根据所述第二相位差、所述第二距离和电磁波传播速度获得所述第二角度。8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：