[发明专利]飞行器主动导航定位装置和导航定位方法

说明书

一种基于激光测距通信的飞行器主动导航定位装置和导航定位方法，该装置包括安装在飞行器上的激光测距通信扫描装置和在机场跑道或着陆区域布设多个基准位置的导航应答装置。本发明的特点是飞行器作为激光主动发射端发射编码激光，导航应答器采用被动应答方式对飞行器提供参考坐标，被动应答器只在需要且符合身份信息的时候才提供导航参考坐标，具有极低的功耗和较好的隐蔽性，可以应用于具有较高隐蔽性要求、无人值守、无GPS信号等环境的飞行器着陆场。

技术领域

本发明涉及激光主动导航定位，特别是一种基于激光测距通信的飞行器主动导航定位装置和导航定位方法。

背景技术

飞行器的自主降落主要通过两种手段，一种是通过GNSS进行自主导航，但是由于GNSS 的实时精度和可靠性不高，只是作为参考。另一种是通过地面主动引导，通过地面主动发射无线电信号和跑道标志灯来帮助飞行员确定飞行器和跑道的相对位置，实现飞行器的安全降落。例如随着无人机等应用领域的快速发展，无人自主降落将成为一种迫切的需求，而当前机场采用的复杂地面主动引导技术已经不能满足大规模无人机自主降落的需求，且对于在一些GNSS信号较差区域、受射频干扰区域或者对于隐蔽性有较高要求的场所，出于资源和安全考虑，需减少信号的发射和人员的需求。

目前，不依赖GNSS的高精度飞行器导航定位技术主要有两种：一种采用图像匹配技术，一种采用激光导航定位技术。

图像匹配技术是飞行器(例如无人机)获取降落区域的图像，通过和预先已有的图像库进行匹配，从而实现对自身的定位和导航。也可以在降落区域布设标志点，通过图像标志点的匹配来实现飞行器自身的定位和导航。该技术具有较低的功耗和较低的资源要求，但是，需要将降落区域的标志点或标志图像预存到飞行器上来实现实时比对，且需要在照明条件较好的情况下来实现图像的获取，存在一定的安全风险和时间限制。

高精度的激光辅助导航定位技术和GNSS相似的技术，其系统由基准站和导航单元组成，基准站发射具有定位信息的激光，导航单元接收后对自身进行定位。该技术虽然解决了 GNSS信号差和受干扰的问题，但是，基准站需要大范围发射激光信号，且没有对飞行器的识别的功能，存在隐蔽性和安全性低的问题，基站需要一直发射激光，功耗较高。

从目前的导航技术来看，不能满足未来高速增长的飞行器主动导航定位需求，特别是缺乏一种能够满足全天时、低功耗、隐蔽性高、抗电磁干扰强的高精度飞行器导航定位技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前无人机等飞行器降落导航面临的高成本、高复杂度、低隐蔽性和低抗干扰性能的问题，提供一种基于激光测距通信的飞行器主动导航定位装置和导航定位方法，该装置通过主动激光扫描、被动应答和反射率调制，能够实现飞行器的低成本、低复杂度、高隐蔽性、高抗干扰能力和高精度的导航定位。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于激光测距通信的飞行器主动导航定位装置，其特点在于：该装置分为安装在飞行器上的激光测距通信扫描装置和安装在着陆区域的基准应答装置：

所述的光测距通信扫描装置包括发射脉冲编码器、激光器、扫描器、回波探测器、整形器、相关测距器、回波解码器和定位导航器，上述元部件的连接关系如下：

所述的发射脉冲编码器的输出端与所述的激光器的调制输入端相连，该激光器的输出端与所述的扫描器的输入端相连，该扫描器的第一输出端与所述的回波探测器的输入端相连，第二输出端与所述的定位导航器第一输入端相连，所述的回波探测器的输出端用与所述的整形器的输入端相连，该整形器的第一输出端与所述的相关测距器的输入端相连，该相关测距器的输出端与所述的定位导航器第二输入端相连，所述的整形器的第二输出端与所述的回波解码器的输入端相连，该回波解码器的输出端与所述的定位导航器第三输入端相连。