面向无人机表演和集群的室内定位系统

总结

面向无人机表演和集群的室内定位系统。

示例

任务

为无人机集群和无人机表演提供精确的室内定位坐标。

问题

例如,用于仓库物品扫描的无人机室内定位系统,与用于室内无人机表演或室内无人机集群研究项目的室内定位系统,两者的关键区别在于 参与的无人机数量.

追踪一两架无人机不成问题,可选的架构有多种:NIA、MF NIA、IA。详见: 系统架构基本对比.

但对于由8-16架无人机组成的集群,实际上只有 MF NIA 和 IA 适用。移动对象(无人机)数量再多时,只有 IA 可行。原因在于NIA采用 TDMA 方式,16架无人机时,每架无人机的位置更新率只有系统位置更新率的1/16。按典型的8-16Hz系统位置更新率计算, 每架无人机的位置更新率 只有0.5-1Hz,非常低。

采用IA时,每架无人机的位置更新率与无人机数量没有直接关系,可达每架8-20Hz, 具体取决于子地图的大小 及其他设置。

解决方案

室内无人机表演和集群的精确室内定位方案,由多项经过验证的方案组合而成:

此前,我们一直不建议在无人机上使用IA,因为螺旋桨噪声会严重限制IA系统的作用距离。在IA系统中,移动信标接收固定信标发出的超声波脉冲。固定信标距离较远、信号较弱,螺旋桨噪声会淹没来自固定信标的超声波信号,导致系统无法工作。

不过, 多项技术手段的组合,例如采用陡峭的DSP滤波器、把麦克风安装在螺旋桨上方、将麦克风隐藏在专用超声波反射罩后面,有助于克服这一限制。这些都是 专有技术(know-how) ,随这一新方案一并推出。

更多细节请见左侧照片。注意其中的 外置麦克风、麦克风支杆和 麦克风反射罩。在这种配置中,固定信标必须始终位于无人机上方。

推荐配置

备注

方向

Mini-RX供电

固定Super-Beacon供电

与NIA和MF NIA的对比

技能要求

螺旋桨朝下的无人机

有些无人机的螺旋桨朝下,而且机体相对较大。这样就可以把配对信标配置的Super-Beacon直接安装在无人机正上方——类似常见的RTK GPS天线安装方式。

  • 信标机身本身就能对螺旋桨和电机噪声起到天然超声波反射罩的作用,因此无需额外的超声波反射罩
  • 这是理论说明和推荐方案,IA在多远的距离内仍能良好工作,需要通过实际测试确定。因为必然存在某个距离,信噪比会降到极限以下,追踪将不再可靠。借助Dashboard内置的示波器,测试快速而简单:在示波器中,您能直接看到经过所有屏蔽和滤波后的螺旋桨噪声,以及来自固定信标的超声波信号。这样的验证测试只需几分钟
螺旋桨朝下的无人机
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