[发明专利]一种无人机自主跟踪起降系统及跟踪定位方法

说明书

一种无人机自主跟踪起降系统，包括地面站、平台端和机载端；平台端连接机载端，机载端连接地面站；地面站用于实时显示机载端的姿态、速度、位置、GPS状态、平台端与机载端的相对位置与相对速度和调整导航参数与控制参数；平台端包括组合导航系统和差分GPS基准站；组合导航系统和差分GPS基准站通过串口连接；机载端包括飞行控制系统和差分GPS天空端；本发明提出的无人机自主跟踪起降系统及定位方法计算量小，定位精度高，鲁棒性好。

技术领域

本发明属于无人机应用技术领域，特别涉及一种无人机自主跟踪起降系统及跟踪定位方法。

背景技术

目前，无人机技术的发展突飞猛进，基于无人机的应用领域也越来越广泛。在军事侦查、目标攻击、战场监视、火灾探测、目标跟踪、环境监测与交通监测都得到广泛的应用，并将向全智能自主飞行发展。无人机在执行任务期间周围环境复杂多变，为了方便的执行任务，需要无人机从平台起飞，根据指令完成特定任务，执行完任务后自主跟踪平台并降落。然而现有的无人机起降大多都是在静止的地面上进行的。如今，只能在静止地面上起降的无人机已经不能满足广大用户的需求，众多用户期望在汽车上也能使用无人机，能够让无人机在运动的汽车上进行起降，可以追踪车辆，并可以根据车辆里人的指令完成任务，这种无人机甚至可以船载舰载。一些快递车辆甚至可以配备无人机实现无人机邮递。因此无人机自主起降系统的研制至关重要。

目前通常机载的传感设备有GPS、电子罗盘、三轴陀螺仪、三轴加速度计、气压高度计或小型超声波测距仪。GPS信号虽然具有定位精度高、误差不会随时间积累等优势，但GPS信号更新频率慢，而且在市区环境中(建筑物遮挡，多径效应，电磁噪声干扰)容易丢失信号，从而影响测量精度；而气压式高度计受到气温和气流的影响较大，在近地的情况下无法达测量精确高度；对于超声波测距，由于气温的变化和飞行器主轴高频振动噪声，致使超声波测距的精度不高，并且小型超声波测距仪只能在4.2米以内的高度范围提供精确的测量信息。

因此，要实现无人机在移动目标上的自主起降，并实现对移动目标的追踪是一大技术难点。目前，无人机对目标的追踪通常使用的是搭载相机，采用图像追踪技术。但采用图像的方式，需要较大的计算量，并受到图像处理技术的限制，另外，受视觉标志尺寸的限制，如旋翼无人机距离降落坪太远，会使得降落坪信息模糊而增大测量误差，太近会导致部分降落坪图案信息越出相机视野而造成信息丢失，并且还会受到光线的影响。因此视觉系统的导航范围具有一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机自主跟踪起降系统及跟踪定位方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无人机自主跟踪起降系统，包括地面站、平台端和机载端；平台端连接机载端，机载端连接地面站；

地面站用于实时显示机载端的姿态、速度、位置、GPS状态、平台端与机载端的相对位置与相对速度和调整导航参数与控制参数；

平台端包括组合导航系统和差分GPS基准站；组合导航系统和差分GPS基准站通过串口连接；

机载端包括飞行控制系统和差分GPS天空端；飞行控制系统和差分GPS天空端通过串口连接；差分GPS基准站和差分GPS天空端通过数传电台实时实时连接；组合导航系统和飞行控制系统通过数传电台实时实时连接。

进一步的，一种无人机自主跟踪起降系统的跟踪定位方法，包括以下步骤：

步骤1，差分GPS基准站通过串口向组合导航系统实时发送平台的GPS位置、GPS速度和GPS航向信息，组合导航系统接收到差分GPS基准站发送的信息后进行组合导航，然后通过数传电台将组合导航系统计算的平台位置、速度与航向信息发送给机载端的飞行控制系统；