一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型是一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置。本裝置由遙控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、處理模塊和無(wú)線輸出模塊組成。遙控模塊控制裝置的數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)采集模塊包含GPS接收機(jī)、激光測(cè)距機(jī)和電子羅盤(pán)，通過(guò)GPS接收機(jī)采集本裝置所在的地理位置坐標(biāo)、激光測(cè)距機(jī)采集目標(biāo)物和本裝置的距離、電子羅盤(pán)采集本裝置與目標(biāo)連線的方位角,數(shù)據(jù)采集模塊完成對(duì)目標(biāo)位置信息的多傳感器采集。處理模塊接收數(shù)據(jù)，運(yùn)用一定的融合算法計(jì)算目標(biāo)的緯度、經(jīng)度。最后通過(guò)無(wú)線輸出模塊輸出目標(biāo)定位數(shù)據(jù)。本裝置將多傳感器融合引入到目標(biāo)定位中，使目標(biāo)定位更靈活方便，有效地解決GPS接收機(jī)不能直接到達(dá)的目標(biāo)定位問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置，所涉及的技術(shù)屬于空間定位【技術(shù)領(lǐng)域】。其采用GPS接收機(jī)、激光測(cè)距機(jī)和電子羅盤(pán)采集目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)，通過(guò)處理模塊融合計(jì)算，獲得較精確的目標(biāo)緯度、經(jīng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的空間定位。
【背景技術(shù)】
[0002]目前目標(biāo)定位技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、航空航天、航海以及民用的汽車(chē)導(dǎo)航等領(lǐng)域。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活質(zhì)量的不斷高，人們對(duì)觀察物體的具體信息包括地理坐標(biāo)以及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等越來(lái)越感興趣，因此，能實(shí)現(xiàn)這種功能的高科技產(chǎn)品，就越來(lái)越受到人們的關(guān)注和喜愛(ài)。并且目標(biāo)定位技術(shù)從手段上看比較單一，主要有衛(wèi)星定位、磁定位、聲定位和光定位，各種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，而基于多方式多傳感器的融合的定位技術(shù)則可以在一定程度上取長(zhǎng)補(bǔ)短。能遙控進(jìn)行目標(biāo)定位的裝置將提供人們更加便捷的觀察物體地理坐標(biāo)或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型是一種將GPS定位、激光測(cè)距、電子羅盤(pán)以及基于8051內(nèi)核的F系列單片機(jī)相結(jié)合的無(wú)線遙控的目標(biāo)定位裝置。通過(guò)GPS接收機(jī)采集本裝置所在的地理位置信息、激光測(cè)距機(jī)采集目標(biāo)物和本裝置的距離、電子羅盤(pán)采集本裝置與目標(biāo)連線的方位角和俯仰角。運(yùn)用一定的融合算法計(jì)算目標(biāo)的緯度、經(jīng)度，通過(guò)無(wú)線方式輸出目標(biāo)定位數(shù)據(jù)。本裝置將多傳感器融合引入到目標(biāo)定位中，使目標(biāo)定位更靈活方便，有效地解決GPS接收機(jī)不能直接到達(dá)的目標(biāo)定位問(wèn)題。
[0004]系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0005]系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1，本裝置由遙控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、處理模塊和無(wú)線輸出模塊組成。下面將對(duì)各模塊進(jìn)行介紹。
[0006]1、遙控模塊
[0007]遙控模塊由無(wú)線遙控器和無(wú)線接收器兩部分構(gòu)成，可以遙控?cái)?shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和數(shù)據(jù)輸出。
[0008]2、數(shù)據(jù)采集模塊
[0009]數(shù)據(jù)采集模塊包含GPS接收機(jī)、激光測(cè)距機(jī)和電子羅盤(pán)。該模塊通過(guò)GPS接收機(jī)采集本裝置所在的地理位置信息、激光測(cè)距機(jī)采集目標(biāo)物和本裝置的距離、電子羅盤(pán)采集本裝置與目標(biāo)連線的方位角，完成對(duì)目標(biāo)位置信息的多傳感器采集。數(shù)據(jù)采集模塊為處理模塊提供目標(biāo)定位運(yùn)算的數(shù)據(jù)。
[0010]2.1 GPS 接收機(jī)
[0011]GPS接收機(jī)利用定位衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼和導(dǎo)航電文實(shí)現(xiàn)TOA測(cè)距，通過(guò)空間距離后方交會(huì)實(shí)現(xiàn)空間定位。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合能夠滿足高速運(yùn)行的要求，并且在惡劣條件下也能進(jìn)行精確定位。GPS接收機(jī)通過(guò)RS232接口輸出NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)航信息，為處理模塊提供一個(gè)基本的地理位置信息。
[0012]2.2激光測(cè)距機(jī)
[0013]激光測(cè)距機(jī)是一種集光、機(jī)、電及激光為一體的新型光電觀測(cè)產(chǎn)品。具有性能可靠、體積小、重量輕、測(cè)程遠(yuǎn)、精度高、耗電小等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軍事、工程施工等測(cè)量工作。
[0014]激光測(cè)距機(jī)在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離，通過(guò)SPI接口輸出數(shù)據(jù)。
[0015]2.3電子羅盤(pán)
[0016]電子羅盤(pán)是利用地磁場(chǎng)來(lái)定北極的一種方法。三維電子羅盤(pán)由三維磁阻傳感器、雙軸傾角傳感器和MCU構(gòu)成。三維磁阻傳感器用來(lái)測(cè)量地球磁場(chǎng)；傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號(hào)并進(jìn)行軟鐵、硬鐵補(bǔ)償，通過(guò)UART接口輸出數(shù)據(jù)。
[0017]3、處理模塊
[0018]處理模塊通過(guò)遙控模塊接收控制指令，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和數(shù)據(jù)輸出等功能。處理模塊通過(guò)RS232接口接收GPS接收機(jī)輸出的本裝置所在的地理位置信息；通過(guò)SPI接口接收激光測(cè)距機(jī)輸出的目標(biāo)物和本裝置的距離；通過(guò)UART接口接收電子羅盤(pán)提供的本裝置與目標(biāo)連線的方位角。運(yùn)用一定的融合算法計(jì)算目標(biāo)的緯度、經(jīng)度。最后將目標(biāo)定位結(jié)果通過(guò)RS232接口傳輸?shù)綗o(wú)線輸出模塊。
[0019]4、無(wú)線輸出模塊
[0020]無(wú)線輸出模塊通過(guò)RS232接口獲得處理模塊發(fā)出的目標(biāo)定位結(jié)果，通過(guò)ZigBee收發(fā)器提供對(duì)外無(wú)線數(shù)據(jù)接口。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果:
[0022]1.裝置將GPS定位、激光測(cè)距、電子羅盤(pán)以及單片機(jī)相結(jié)合，進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)定位，有效地解決GPS接收機(jī)不能直接到達(dá)的目標(biāo)定位問(wèn)題。
[0023]2.裝置采用遙控模塊，能方便快捷地控制對(duì)目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和無(wú)線輸出功能。
[0024]3.裝置采用ZigBee無(wú)線方式提供對(duì)外無(wú)線數(shù)據(jù)接口，不受有線傳輸環(huán)境限制，方便地為應(yīng)用系統(tǒng)提供目標(biāo)定位數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型在實(shí)施方式中硬件組成框圖。
[0026]圖2是本實(shí)用新型的位置坐標(biāo)公式推導(dǎo)坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)用新型的MCU控制器采用的是C8051F12X系列的單片機(jī)，其部分端口是復(fù)用的，需要對(duì)端口進(jìn)行交叉開(kāi)關(guān)配置，把端口配置成所需功能的端口，本裝置需要配置串口接口。單片機(jī)自帶鎖相環(huán)電路，可以方便的對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行分倍頻。程序要能穩(wěn)定的運(yùn)行需要對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行配置，根據(jù)需要可以將時(shí)鐘倍頻到50MHz。[0028]對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了基本的配置后，就可以進(jìn)行各分模塊的初始化。GPS接收機(jī)和單片機(jī)之間通過(guò)RS232串口通信，所以要對(duì)單片機(jī)串口初始化。GPS接收機(jī)可以通過(guò)NEMA協(xié)議給MCU控制器提供本裝置地理坐標(biāo)信息(緯度、經(jīng)度)。激光測(cè)距機(jī)和單片機(jī)之間通過(guò)SPI接口通信，給MCU控制器提供目標(biāo)物和本裝置的距離。電子羅盤(pán)和單片機(jī)通過(guò)UART接口通信，給MCU控制器提供本裝置與目標(biāo)連線的方位角。MCU控制器通過(guò)無(wú)線接收器接收遙控器發(fā)出的控制指令，完成數(shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和數(shù)據(jù)輸出等工作。無(wú)線輸出模塊通過(guò)RS232接口獲得MCU控制器發(fā)出的目標(biāo)定位結(jié)果，通過(guò)ZigBee收發(fā)器提供對(duì)外無(wú)線數(shù)據(jù)接口。
[0029]MCU控制器接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)公式運(yùn)算即可得到目標(biāo)位置信息，參見(jiàn)圖2，公式如下:
[0030]當(dāng)Θ〈270。時(shí)，
[0031 ] Y1=YfSIN (270。- Θ ) L* ε 丄
[0032]X1=X^COS (270。- Θ ) L* ε 2
[0033]當(dāng)270。< Θ〈360。時(shí)，
[0034]Y1=YfSIN (630。
[0035]X1=Xc^COS (630。- Θ ) L* ε 2
[0036]參見(jiàn)圖2，公式中(X。，Y0)是本裝置的地理坐標(biāo)，(X1, Y1)是目標(biāo)物的地理坐標(biāo)，Θ為本裝置與目標(biāo)連線的方位角，L是目標(biāo)物和本裝置的距離，￡1和ε2是地理坐標(biāo)的度和米的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0037]通過(guò)上面公式運(yùn)算得出的數(shù)據(jù)即目標(biāo)位置信息，通過(guò)ZigBee收發(fā)器無(wú)線輸出，提供應(yīng)用接口。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置，其特征是:它由遙控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、處理模塊和無(wú)線輸出模塊組成；其中:數(shù)據(jù)采集模塊包含了 GPS接收機(jī)、激光測(cè)距機(jī)和電子羅盤(pán)，處理模塊可以接收遙控信號(hào)、進(jìn)行SPI通訊、RS232通訊、運(yùn)算以及數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸處理。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置，其特征是:具有無(wú)線遙控模塊，遙控模塊由遙控鍵盤(pán)和遙控接收兩部分構(gòu)成，可以遙控?cái)?shù)據(jù)采集、目標(biāo)定位和數(shù)據(jù)輸出。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置，其特征是:采用ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)輸出。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線遙控的多傳感器目標(biāo)定位裝置，其特征是:能實(shí)時(shí)定位目標(biāo)的緯度、經(jīng)度，并通過(guò)無(wú)線方式提供數(shù)據(jù)輸出接口。
【文檔編號(hào)】G01C17/30GK203786303SQ201420039343
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:昆明聚信豐科技有限公司