一种定位系统及定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110986918A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911319126.4(22)申请日2019.12.19(71)申请人清华四川能源互联网研究院地址610000四川省成都市天府大道南段2039号天府创客街区(72)发明人王皓冉李永龙汪双陈永灿张华(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人冯洁(51)Int.Cl.G01C21/00(2006.01)G01L5/04(2006.01)G01L5/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种定位系统及定位方法(57)摘要本发明涉及无人机定位技术领域，具体而言，涉及一种定位系统及定位方法。一种定位系统，其包括控制器、系留绳缆、第一力传感模块及第二力传感模块。系留绳缆包括与无人机连接的自由端以及用于设置在地面的地面端。第一力传感模块及第二力传感模块分别设置在地面端及自由端，第一力传感模块用于检测地面端的张力大小及张力方向，第二力传感模块用于检测自由端的拉力大小及拉力方向。控制器与第一力传感模块及第二力传感模块电连接；控制器用于接收第一力传感模块输出的张力大小信号及张力方向信号，以及用于接收第二力传感模块输出的拉力大小信号及拉力方向信号，并输出无人机位置的信号。该定位系统能够降低系留无人机的定位误差。CN110986918ACN110986918A权利要求书1/2页1.一种定位系统，用于定位系留无人机，其特征在于：所述定位系统包括控制器、系留绳缆、第一力传感模块及第二力传感模块；所述系留绳缆包括与无人机连接的自由端以及用于设置在地面的地面端；所述第一力传感模块及所述第二力传感模块分别设置在所述地面端及所述自由端，所述第一力传感模块用于检测所述地面端的张力大小及张力方向，所述第二力传感模块用于检测所述自由端的拉力大小及拉力方向；所述控制器与所述第一力传感模块及所述第二力传感模块电连接；所述控制器用于接收所述第一力传感模块输出的张力大小信号及张力方向信号，以及用于接收所述第二力传感模块输出的拉力大小信号及拉力方向信号，并输出所述无人机位置的信号。2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于：所述第一力传感模块为张力传感器。3.根据权利要求1或2所述的定位系统，其特征在于：所述第二力传感模块为三维力传感器。4.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括用于设置在地面的绕线机；所述系留绳缆绕接于所述绕线机的收线筒，并且所述系留绳缆的地面端为所述系留绳缆绕接于所述绕线机后的出线端。5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括编码器，所述编码器与所述绕线机连接，并位于所述出线端；所述编码器与所述控制器电连接，所述编码器用于测量所述地面端与所述自由端之间的所述系留绳缆的长度，并将信号发送至所述控制器。6.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括供电组件，所述供电组件用于向所述无人机供电。7.根据权利要求6所述的定位系统，其特征在于：所述供电组件包括设置在地面的直流逆变器以及与所述无人机连接的电源模组；所述直流逆变器与外接电源电连接，所述直流逆变器通过所述系留绳缆向所述电源模组传输电能。8.一种定位方法，应用于定位系统中，以对无人机进行定位，所述定位系统包括系留绳缆、第一力传感模块及第二力传感模块；所述系留绳缆包括与无人机连接的自由端以及用于设置在地面的地面端；所述第一力传感模块及所述第二力传感模块分别设置在所述地面端及所述自由端；其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：接收所述第一力传感模块输出的所述地面端的张力大小及张力方向的第一信号，以及接收所述第二力传感模块输出的所述自由端的拉力大小及拉力方向的第二信号；根据所述第一信号以及所述第二信号，对所述自由端的拉力大小进行矫正，输出表征所述无人机位置的信号。9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于：所述对所述自由端的拉力大小进行矫正包括：根据所述第一信号及所述第二信号，得出所述地面端的张力及所述自由端的拉力，以及所述地面端的张力与所述自由端的拉力水平分量的均值；2CN110986918A权利要求书2/2页T′＝(T1cosθs+T0)/2，a′＝T′/γ；T0为所述地面端的张力，T1为所述自由端的拉力，T′为拉力水平分量的均值。10.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于：所述输出表征所述无人机位置的信号包括：以所述地面端为原点建立笛卡尔坐标系；根据所述系留绳缆的长度、所述无人机的俯仰角度、所述系留绳缆的质量、绕线机的方位角及所述自由端的拉力建立悬链线模型，计算出所述无人机的位置，并输出表征所述无人机位置的信号；所述悬链线模