一种用于无人机高精度室内定位导航的技术方案

2016-07-18 11:14:45 sophie

首先我们一起来看看下图,目前主流的室内定位技术都在下面这幅图中,从图中很容易看出,要达到厘米级室内定位的技术目前主要是激光和超宽带两种。

 

一种用于无人机高精度室内定位导航的技术方案

 

因为一些特殊的用途,比如室内表演,编队室内飞行等,无人机不可避免会在室内飞行,无人机对室内定位精度的要求很高,室内空间本身就不会太大,若定位精度不高很容易造成无人机碰撞,造成飞机损坏。下图是一群在室内飞行的无人机。

 

 

本文讲述的是UWB高精度定位技术用于无人机室内定位的技术。UWB定位技术因为其高精度在室内定位技术中占有很高的名望,他能提供高达2厘米的三维定位精度完全满足无人机室内定位导航的要求。

 

UWB定位技术原理

 

UWB无线定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术,实现了底层的精确测距/计时;结合位置解算算法,实现了上层的精确定位。其基本原理如下图所示。

 

一种用于无人机高精度室内定位导航的技术方案

 

基站位置为已知,标签发出无线脉冲,到达每个基站的时间再乘以光速,从而得到标签到每个基站的距离,再通过算法最终就可以得到标签的位置。

 

无人机室内定位系统组成

 

一般根据室内具体情况在每隔1-200米左右布设一个基站,一般基站布设为正方形,确保定位标签发出的脉冲信号能同时被其中任意三个基站接收到,就能确定无人机的位置坐标。无人机携带的定位标签不能被直接遮挡,如定位标签被遮挡导致发出的脉冲不能同时被任意三个基站接收到,将无法准确定位。

 

定位基站布设高度要高于无人机飞行的最大高度,原因是防止无人机携带的定位标签发出的脉冲信号不能被基站接收到。

一种用于无人机高精度室内定位导航的技术方案

 

以下是此UWB定位方案产品技术参数


产品内核:STM32F4或者STM32F105
可视化平台: windows三维; Linux ROS 二维
PCB规格:基站 25平方厘米左右;标签4平方厘米左右
精度(实测):复杂环境静态1厘米 动态8厘米;空旷环境:静态 1厘米 动态2厘米
刷新速率: 定制(标准版为大于50Hz)


数据接口: 开放的API, 提供RTS三维数据
距离:视距范围100米*100米
通讯协议:IEEE802.15.4-2011
传输速率:最高6.8Mbits/s
天线名称:贴片式UWB55


其他特点: 

 

A.有效减少多径效应带来的衰减  

B.机器学习算法  

C.非链式动态分布式计算