[发明专利]飞行器定位系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，更具体地涉及一种飞行器定位系统及其定位方法。

背景技术

随着科技的不断发展，LED以其节能、发光效率高等诸多优点正在逐步取代其他照明光源，成为市面上的主流照明光源。同时，激光具有极好的时间相干性和空间相干性，它与无线电波相似，易于调制，且光波的频率极高，能传递信息的容量很大，再者激光束的发散角小、光能高度集中，既能传输较远距离，又易于保密。LED以及激光的的高速调制特性使得它们可以应用于通信技术，形成可见光通信技术(VLC)。

目前，飞行器的定位系统或方法包括惯性导航系统和GPS导航系统，其中惯性导航系统具有短时精度高，可以连续的输出位置、速度、姿态信息，以及完全自主等突出优点，但它也存在本身不可克服的缺点，即误差会随时间积累，这严重影响其长时间的定位需求。GPS定位系统虽然抗干扰性强，但是在一些复杂的环境中很难提供稳定、精准的定位服务。

发明内容

基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种飞行器定位系统及其定位方法，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提出一种飞行器定位系统，包括：

光信号发射装置，该光信号发射装置包括：

扫描光发射单元，包括以角速度ω进行360°旋转的、位于不同位置的两个线性激光源，分别用于发射带有第一调制信号的第一扫描光和带有第二调制信号的第二扫描光；

光信号捕获装置，位于飞行器上，用于分别捕获第一扫描光和第二扫描光，以及分别解调第一调制信号和第二解调信号并将其发射至控制装置；

控制装置，用于发送控制信号至扫描光发射单元，以控制其发射第一扫描光和第二扫描光，同时记录发送时间t₀；还用于记录接收第一调制信号的时间t₁和接收第二调制信号的时间t₂；

控制装置根据所述角速度ω、时间t₀、t₁和t₂完成所述飞行器的定位。

在本发明的一些实施例中，上述控制装置根据所述角速度ω及t₁-t₀得到第一扫描光的传播方向；根据角速度ω及t₂-t₀得到第二扫描光的传播方向，根据第一扫描光的传播方向和第二扫描光的传播方向确定飞行器的位置。

在本发明的一些实施例中，上述光信号发射装置还包括：

基准光发射单元，用于发射带有基准调制信号的基准光；以及

光信号捕获装置还用于捕获该基准光，以及解调该基准调制信号并将其发射至控制装置；控制装置在接收到基准调制信号的同时发送控制信号至扫描光发射单元。

在本发明的一些实施例中，上述基准光发射单元包括：

LED光源，用于发射带有基准调制信号的基准光；

调制电路，用于向所述LED光源施加基准调制信号；

驱动电路，用于驱动LED光源。

在本发明的一些实施例中，上述扫描光发射单元还包括：

两个驱动平台，分别用于承载两个线性激光源；该两个驱动平台均以角速度ω旋转，以带动两个线性激光源以角速度ω旋转；

两个步进电机，分别用于驱动两个驱动平台以角速度ω旋转。

在本发明的一些实施例中，上述扫描光发射单元还包括：

驱动电路，用于驱动两个线性激光源；

调制电路，用于向两个线性激光源分别施加第一调制信号和第二调制信号。

在本发明的一些实施例中，上述光信号捕获装置包括：

光信号捕获单元，用于捕获第一扫描光和第二扫描光，以及解调得到第一调制信号和第二调制信号；

发射单元，用于发射第一调制信号和第二调制信号至控制装置。

在本发明的一些实施例中，上述光信号捕获单元包括：

光敏二极管，用于捕获第一扫描光和第二扫描光，并将第一扫描光和第二扫描光分别转换为第一电流和第二电流；

放大电路，用于放大第一电流和第二电流；

解调电路，用于解调放大后的第一电流和第二电流，得到第一调制信号和第二调制信号；

其中，光敏二极管为入射半角为90°的光敏二极管。

在本发明的一些实施例中，上述控制装置包括：

接收单元，用于接收第一调制信号和第二调制信号；