巡航定位裝置、巡航定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巡航定位系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種基于無(wú)人飛行器的巡航定位系統(tǒng)與方法，及使用該方法的巡航定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高和科技的發(fā)展，小型旋翼無(wú)人飛行器已逐漸走入日常生活和一些行業(yè)應(yīng)用中。在旋翼無(wú)人飛行器應(yīng)用中，最常用到的功能是利用無(wú)人飛行器配套的應(yīng)用軟件規(guī)劃無(wú)人飛行器的飛行路徑，使無(wú)人飛行器沿著規(guī)劃好的路徑進(jìn)行巡航飛行。
[0003]這種采用應(yīng)用軟件進(jìn)行飛行航線路徑規(guī)劃的方法，規(guī)劃出的航線精度差，同時(shí)無(wú)法避開(kāi)航線路徑中懸掛在空中的障礙物(如電線、廣告牌、橫幅等)。因此，直接在應(yīng)用軟件上規(guī)劃無(wú)人飛行器巡航路徑的做法只適合于粗略的空中飛行，無(wú)法做到精確的巡航飛行。這對(duì)于24小時(shí)不間斷安防、大型工廠中設(shè)備抄表、高壓線路巡邏等應(yīng)用中具備極大的局限性。
[0004]另一種可采用直接用無(wú)人飛行器人工控制飛行一遍所需的巡航路徑，該種方式確實(shí)可以解決采用應(yīng)用軟件方法的規(guī)劃路徑精度差、無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況避障和獲取目標(biāo)點(diǎn)的缺點(diǎn)。但是該種方法仍存在以下缺陷:1.飛行路徑數(shù)據(jù)獲取繁瑣，需要用無(wú)人飛行器在預(yù)定的線路上飛行一遍，同時(shí)要實(shí)時(shí)控制無(wú)人飛行器高度以及攝像頭的旋轉(zhuǎn)角度；2.擴(kuò)展能力差，對(duì)于要更改航線上的某個(gè)點(diǎn)時(shí)，均需要再拿無(wú)人飛行器到現(xiàn)場(chǎng)飛一遍，非常麻煩；
3.不利于無(wú)人值守，配套無(wú)人飛行器基站時(shí)，需要無(wú)人飛行器全天候無(wú)人值守巡邏，同時(shí)用戶(hù)可以在遠(yuǎn)程端查看和修改無(wú)人飛行器的巡航路徑，若采用這種方法時(shí)，用戶(hù)則需要先到基站那邊拿走無(wú)人飛行器，再到要修改的線路點(diǎn)飛行一遍，這會(huì)造成人力浪費(fèi)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的全天候無(wú)人值守。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，有必要提供一種巡航定位裝置、巡航定位系統(tǒng)及巡航定位方法，能簡(jiǎn)單獲取飛行路徑數(shù)據(jù)，且具有良好的擴(kuò)展能力。
[0006]—種巡航定位裝置，包括位置傳感器，所述位置傳感器用于獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的地理位置信息；距離傳感器，所述距離傳感器用于獲取所述巡航定位裝置相對(duì)目標(biāo)物的距離；及控制器，所述控制器與所述位置傳感器及距離傳感器通信連接，用于根據(jù)所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的地理位置信息及所述距離計(jì)算目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)包括所述目標(biāo)物的負(fù)載地理位置信息。
[0007]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括高度傳感器，所述高度傳感器用于獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的高度；角度傳感器，所述角度傳感器用于獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前相對(duì)水平面的傾斜角度；所述控制器還與所述高度傳感器及角度傳感器通信連接，用于進(jìn)一步根據(jù)所述高度及傾斜角度計(jì)算目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括飛行器相對(duì)所述目標(biāo)物的高度及所述飛行器的負(fù)載的角度。
[0008]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括通信單元，所述通信單元與所述控制器通信連接，用于傳送所述巡航定位數(shù)據(jù)至外部設(shè)備。
[0009]進(jìn)一步地，所述通信單元采用移動(dòng)通信技術(shù)或傳輸控制協(xié)議/以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP傳輸所述巡航定位數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括存儲(chǔ)裝置，所述終端顯示屏存儲(chǔ)裝置與所述控制器通信連接，用于存儲(chǔ)所述巡航定位數(shù)據(jù)。
[0011]進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)裝置為可移除的存儲(chǔ)裝置。
[0012]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括顯示屏，所述顯示屏與所述控制器通信連接，用于顯示所屬巡航定位數(shù)據(jù)及/或所訴巡航定位裝置的運(yùn)行狀態(tài)。
[0013]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括輸入裝置，所述輸入裝置用于接收用戶(hù)輸入以規(guī)劃所述飛行器的巡航數(shù)據(jù)，所述巡航數(shù)據(jù)包括巡航路徑上所述飛行器需要經(jīng)過(guò)的至少一個(gè)目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)。
[0014]進(jìn)一步地，所述輸入裝置還包括接收用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)以設(shè)定所述飛行器的預(yù)定飛行高度。
[0015]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括接口單元，所述接口單元用于傳輸所述巡航定位數(shù)據(jù)至所述外部設(shè)備。
[0016]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置還包括電源模塊，所述電源模塊用于給所述巡航定位裝置的各組成部分供電，并能夠通過(guò)所述接口單元充電。
[0017]進(jìn)一步地，所述位置傳感器為全球定位系統(tǒng)GPS模塊。
[0018]進(jìn)一步地，所述角度傳感器為電子羅盤(pán)。
[0019]進(jìn)一步地，所述高度傳感器為氣壓傳感器，所述氣壓傳感器用于獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處位置的氣壓值，所述氣壓值能夠換算為所述巡航定位裝置的高度值。
[0020]進(jìn)一步地，所述距離傳感器為激光測(cè)距儀、聲波測(cè)距儀、紅外測(cè)距儀中的一種。
[0021]進(jìn)一步地，所述的巡航定位數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)采用加密技術(shù)進(jìn)行加密。
[0022]進(jìn)一步地，所述巡航定位裝置為便攜式。
[0023]進(jìn)一步地，所述控制器為微控制器。
[0024]進(jìn)一步地，所述飛行器的相對(duì)所述目標(biāo)物的高度H的計(jì)算公式為:H =H3-(H1+D*sin θ )，其中氏為飛行器的飛行高度，H1S所述巡航定位裝置的高度，D為所述巡航定位裝置相對(duì)所述目標(biāo)物的距離，Θ為所述巡航定位裝置相對(duì)水平面的傾斜角度；所述飛行器的負(fù)載相對(duì)所述目標(biāo)物的角度β的計(jì)算公式為:tanP = D*cos Θ/H。
[0025]—種巡航定位方法，應(yīng)用于巡航定位裝置，所述巡航定位方法包括:從位置傳感器及距離傳感器獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處位置的地理位置信息及所述巡航定位裝置相對(duì)目標(biāo)物的距離；及根據(jù)所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的地理位置信息及所述距離計(jì)算目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)包括所述目標(biāo)物的負(fù)載地理位置信息。
[0026]進(jìn)一步地，所述方法還包括從高度傳感器和角度傳感器獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的高度以及相對(duì)水平面的傾斜角度；根據(jù)所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的高度及相對(duì)水平面的傾斜角度，進(jìn)一步計(jì)算所述目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括飛行器相對(duì)所述目標(biāo)物的高度及所述飛行器的負(fù)載的角度。
[0027]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括:存儲(chǔ)所述巡航定位數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)裝置。
[0028]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括，所述存儲(chǔ)裝置為可移除的存儲(chǔ)裝置。
[0029]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括通過(guò)接口傳送所存儲(chǔ)的巡航定位數(shù)據(jù)至外部設(shè)備。
[0030]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括傳送所述巡航定位數(shù)據(jù)至外部設(shè)備。
[0031]進(jìn)一步地，所述巡航定位數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及/或傳輸控制協(xié)議/以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP傳輸。
[0032]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括規(guī)劃所述飛行器的巡航數(shù)據(jù)，所述巡航數(shù)據(jù)包括巡航路徑上所述飛行器需要經(jīng)過(guò)的至少一個(gè)目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)。
[0033]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括設(shè)定所述飛行器的預(yù)定飛行高度。
[0034]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括傳送所述巡航數(shù)據(jù)至飛行器基站或所述飛行器。
[0035]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括存儲(chǔ)所述巡航數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)裝置。
[0036]進(jìn)一步地，所述飛行器的相對(duì)所述目標(biāo)物的高度H的計(jì)算公式為:H =H3-(H1+D*sin θ )，其中氏為飛行器的飛行高度，H1S所述巡航定位裝置的高度，D為所述巡航定位裝置相對(duì)所述目標(biāo)物的距離，Θ為所述巡航定位裝置相對(duì)水平面的傾斜角度；所述飛行器的負(fù)載相對(duì)所述目標(biāo)物的角度β的計(jì)算公式為:tanP = D*cos Θ/H。
[0037]進(jìn)一步地，所述巡航定位方法還包括將所述巡航定位裝置的測(cè)距單元對(duì)準(zhǔn)所述目標(biāo)物。
[0038]—種巡航定位系統(tǒng)，應(yīng)用于巡航定位裝置，所述巡航定位系統(tǒng)包括獲取模塊，所述獲取模塊用于從位置傳感器及距離傳感器獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處位置的地理位置信息及所述巡航定位裝置相對(duì)目標(biāo)物的距離；及計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述巡航定位裝置當(dāng)前所處位置的地理位置信息及所述距離計(jì)算目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)包括所述目標(biāo)物的負(fù)載地理位置信息。
[0039]進(jìn)一步地，所述獲取模塊還用于從角度傳感器和高度傳感器獲取所述巡航定位裝置當(dāng)前所處的高度以及相對(duì)水平面的傾斜角度；所述計(jì)算模塊用于進(jìn)一步根據(jù)所述高度及傾斜角度計(jì)算目標(biāo)物的巡航定位數(shù)據(jù)，所述巡航定位數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括飛行器相對(duì)所述目標(biāo)物的高度及所述飛行器的負(fù)載的角度。
[0040]進(jìn)一步地，所述巡航定位系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)模塊，所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述巡航定位數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)裝置。
[0041 ] 進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)裝置為可移除的存儲(chǔ)裝置。
[0042]進(jìn)一步地，所述巡航定位系統(tǒng)還包括傳送模塊，所述傳送模塊用于傳送所述巡航定位數(shù)據(jù)至外部設(shè)備。
[0043]進(jìn)一步地，所述傳送模塊通過(guò)移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及/或傳輸控制協(xié)議/以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP傳送所述巡航定位數(shù)據(jù)。
[0044]進(jìn)一步地，所述傳送模塊通過(guò)接口單元傳送所述巡航定位數(shù)據(jù)至所述外部設(shè)備。
[0045]進(jìn)一步地，所述外部設(shè)備為飛行器基站，所述飛行器基站能夠根據(jù)所述巡航定位數(shù)據(jù)規(guī)劃所述飛行器的巡航數(shù)據(jù)，所述巡航數(shù)據(jù)包括巡航路徑上所述飛行器需要經(jīng)過(guò)