[实用新型]一种基于GPS与超声波的小型无人机室内外无缝集成定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无人机定位系统，特别涉及一种基于GPS与超声波的小型无人机室内外无缝集成定位系统。

背景技术

随着科技发展，人们越来越关注兴趣点的定位和导航。全球卫星定位系统（GNSS：GlobalNavigationSatelliteSystem）提供了有效的室外定位手段。继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统之后，我国北斗导航系统在2012年也形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。但卫星导航也有它的不足和脆弱性，例如卫星信号在受到干扰或遮挡时，将失去定位导航能力，而且在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位。然而，大型公共场馆内部建筑结构复杂、人员密度高、场馆内设备数量大，对室内定位的需求十分迫切，定位与位置服务的“最后一公里”问题日益突出。

以GPS为例，GPS现在被各行各业使用，是最热门的定位技术之一，传统的GPS定位技术在户外运转良好，但在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差，一般民用的精度也不够高（10m左右），相对于室内导航的要求（1m以内）还有一段距离。

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。目前室内定位技术应用广泛的有：室内GPS定位技术，红外线室内定位技术，超声波定位技术，射频识别定位技术（WLAN，ZigBee，蓝牙技术，Wi-Fi技术等），超宽带技术。而对于小型无人飞行器的室内定位，由超声波传感器测距形成坐标的定位系统，具备抗干扰性强，精度高的特点。

超声波定位目前大多数采用反射式测距法，系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。

而室外定位和室内定位之间需要有一个平滑的过度或连接，这就需要运用到无缝定位技术。无缝定位技术就是指在人类活动的地上、地下空间和外层空间范围内能够联合采用不同定位技术以达到对各种定位应用的无缝覆盖同时保证各种场景下定位技术、定位算法、定位精度和覆盖范围的平滑过渡和无缝连接。泛在计算对应的泛在定位技术其相对于无缝定位技术而言覆盖的范围偏向于城市和室内空间。

小型无人飞行器的定位技术在国内外已有诸多方案，室外定位技术已相对比较成熟，而室内定位技术也有少许方案，而同时具备室内外定位的小型飞行器却少之极少。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，导航定位准确，同时实现室外与室内导航的无缝连接的基于GPS与超声波的小型无人机室内外无缝集成定位系统。

实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于GPS与超声波的小型无人机室内外无缝集成定位系统，包括：飞行器主体，其特征在：在所述的飞行器主体上设有APM芯片，运动处理组件、三轴磁力计、空气压力传感器、无线数据传输模块、超声波定位模块以及电子航向系统分别与APM芯片连接，所述的运动处理组件与飞行器主体上的螺旋桨组件连接，超声波定位模块与安装在室内的超声波定位系统相对应，所述的无线数据传输模块与控制终端相对应。

优选的是，所述的APM芯片上兼容自带有GPS模块。

优选的是，所述的运动处理组件为六轴运动处理组件MPU-6050。

优选的是，所述的三轴磁力计型号为HMC5883。

优选的是，所述的空气压力传感器为高精度数字空气压力传感器MS5611。

本实用新型采用上述结构后，通过采用GPS与超声波相互结合，加上多传感器集成的结构形式，使小型无人机在能够适应室外精确导航定位的同时，在检测不到GPS卫星信号的室内同样也能够实现精确导航定位，并且实现室外与室内导航的无缝连接，使飞行器能在设定航线之后，穿梭于室内外，并最终精准到达目的地。本实用新型结构简单，导航定位准确，同时实现室外与室内导航的无缝连接。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的超声波定位原理示意图。

图3为本实用新型参考点的覆盖范围示意图。

图4为本实用新型参考点的分布示意图。

图5为本实用新型无缝连接的基础设备图示意图。