一种具有室内定位结构的巡检无人机的制作方法

1.本发明涉及巡检无人机技术领域，具体为一种具有室内定位结构的巡检无人机。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，无人机按应用领域，可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机 行业应用，是无人机真正的刚需，在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术，国内外无人机相关技术飞速发展，无人机系统种类繁多、用途广特点鲜明，致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度，任务等多方面都有较大差异，由于无人机的多样性，出于不同的考量会有不同的分类方法，按飞行平台构型分类，无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等，按用途分类，无人机可分为军用无人机和民用无人机，军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等；民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。
3.目前变电站的巡检有两种方式，人工巡检作业效率低下，增加大量人力车辆成本，轨道式悬挂机器人和轮式机器人，投资成本高、覆盖面窄，同时这两类巡视机器人巡视速度慢，效率低，近些年无人机技术的崛起，无人机已经被大量用在输电线路的巡检中，无人机巡检具有简单高效，成本低廉，性价比低等优势，具备较强的经济价值，可以全国范围内推广，但现有的无人机在室内的巡检操作过程中，仍然无法做到稳定且精确的定位操作，室外宽阔的环境，小的偏差不会对无人机造成太大损伤，但室内较为狭窄的环境，极易造成无人机出现不可逆的危险，不利于日常的巡检工作，因此亟需设计一种具有室内定位结构的巡检无人机来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有室内定位结构的巡检无人机，以解决上述背景技术中提出现有的无人机在室内的巡检操作过程中，仍然无法做到稳定且精确的定位操作，室外宽阔的环境，小的偏差不会对无人机造成太大损伤，但室内较为狭窄的环境，极易造成无人机出现不可逆的危险，不利于日常的巡检工作的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有室内定位结构的巡检无人机，包括：
6.无人机本体，所述无人机本体的上表面设置有第一防护罩架，所述第一防护罩架的顶部活动连接有连接架，所述连接架的顶部固定连接有第二防护罩架，所述连接架的底
部设置有密封圈，所述无人机本体的底部固定连接有支撑杆，所述支撑杆的底端固定连接有支撑底板，所述支撑底板两端的底部均设置有触点接头；
7.电控平台，所述电控平台的底部设置有电控平台，所述电控平台的一侧设置有控制面板，所述电控平台的一端活动连接有第一侧架，所述电控平台的另一端活动连接有第二侧架，所述电控平台的表面开设有插口，所述插口的内部设置有触点电源。
8.优选的，所述电控平台的表面设置有防滑胶垫，所述支撑底板的底部固定连接有贴合条。
9.优选的，所述第一侧架的内侧壁固定连接有滑动块，所述电控平台的两侧开设有滑动槽。
10.优选的，所述第一侧架的一端固定连接有第一贴合垫，所述第二侧架的一端固定连接有第二贴合垫。
11.优选的，所述第一侧架的表面设置有第一防护软垫，所述第二侧架的表面设置有第二防护软垫。
12.优选的，所述第一防护罩架的表面开设有螺纹孔，所述连接架的底部固定连接有螺杆。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1、该具有室内定位结构的巡检无人机，通过设置的无人机本体、第一防护罩架、连接架、第二防护罩架、密封圈、螺纹孔和螺杆，有效的提高设备整体的巡检稳定性，在实际的使用过程中，工作人员可以将配套的高质量的超宽带无线收发芯片安装在第一防护罩架内部，辅助无人机本体在飞行过程中进行稳定的定位操作，同时通过螺纹孔和螺杆可以实现对连接架和第二防护罩架的稳定安装操作，使得设备可以进行快速后期维护的同时，通过将拓展的雷达等设备安装在第二防护罩架内部，进行快速的后期调试和升级操作，本项目选用高质量的超宽带无线收发芯片，采用cotex-m3内核的 arm芯片进行数据处理和坐标解算，辅以必要的电源电路和保护电路，并进行电磁兼容、易用性等方面的设计，大大提高整体的定位稳定性，体现了设备设计的实用性。
15.该具有室内定位结构的巡检无人机，通过设置的电控平台、控制面板、第一侧架、第二侧架、插口、触点电源、防滑胶垫、贴合条、滑动块和滑动槽，可以大大提高设备整体的使用便捷性，在日常的使用过程中，无人机本体整体可以通过支撑杆底端的支撑底板与电控平台表面快速对接，将触点接头与电控平台表面插口内部的触点电源进行快速的触点式连接，通过四角的触点接头实现稳定的快充操作，快速完成对无人机本体整体的充电操作，同时通过防滑胶垫和贴合条可以实现对支撑底板位置的稳定的贴合固定操作，进而提高整体的稳定性，电控平台两端的第一侧架和第二侧架可以在电控平台顶部通过滑动块和滑动槽进行快速滑动操作，进而实现对充电位置的保护操作，无人机本体整体可以落在第一防护软垫和第二防护软垫位置，同时日常可以当做拓展平台使用，本研究室内高精度定位使用多种算法融合，结合百家之长，做到更加精确的定位：通过测距算法求得的已知未知节点与三个或三个以上已知节点的距离，来求得此未知节点的坐标集，再利用质心法或者自适应加权平均等数学方法找到待测节点的准确位置，体现了设备设计的全面性。
附图说明
16.图1为本发明结构的立体示意图；
17.图2为本发明第一防护罩架和连接架结构的分视示意图；
18.图3为本发明电控平台结构的整体示意图；
19.图4为本发明结构的定位公式模型示意图；
20.图5为本发明图1中a处结构的放大示意图；
21.图6为本发明图1中b处结构的放大示意图。
22.图中：1、无人机本体；2、第一防护罩架；3、连接架；4、第二防护罩架；5、密封圈；6、支撑杆；7、支撑底板；8、触点接头； 9、电控平台；10、控制面板；11、第一侧架；12、第二侧架；13、插口；14、触点电源；15、防滑胶垫；16、贴合条；17、滑动块； 18、滑动槽；19、第一贴合垫；20、第二贴合垫；21、第一防护软垫；22、第二防护软垫；23、螺纹孔；24、螺杆。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：
25.一种具有室内定位结构的巡检无人机，本技术中使用的无人机本体1、触点接头8、电控平台9、控制面板10和触点电源14为市场上可直接购买到的产品，其原理和连接方式均为本领域技术人员熟知的现有技术，包括：
26.无人机本体1，无人机本体1的上表面设置有第一防护罩架2，第一防护罩架2的顶部活动连接有连接架3，连接架3的顶部固定连接有第二防护罩架4，连接架3的底部设置有密封圈5，无人机本体 1的底部固定连接有支撑杆6，支撑杆6的底端固定连接有支撑底板 7，支撑底板7两端的底部均设置有触点接头8，第一防护罩架2的表面开设有螺纹孔23，连接架3的底部固定连接有螺杆24，将配套的高质量的超宽带无线收发芯片安装在第一防护罩架2内部，辅助无人机本体1在飞行过程中进行稳定的定位操作，同时通过螺纹孔 23和螺杆24可以实现对连接架3和第二防护罩架4的稳定安装操作，使得设备可以进行快速后期维护的同时，通过将拓展的雷达等设备安装在第二防护罩架4内部，进行快速的后期调试和升级操作，“本项目选用高质量的超宽带无线收发芯片，采用cotex-m3内核的 arm芯片进行数据处理和坐标解算，辅以必要的电源电路和保护电路，并进行电磁兼容、易用性等方面的设计，为算法运行和用户使用提供良好的基础，嵌入式软件基于实时操作系统，进行各个任务进程的详细设计，实时捕获基站的通讯信号，解算距离，并运行多点定位算法，对数据进行必要的筛选与滤波，得到精确位置信息，开发在windows系统上运行的调参配置软件，按照模块化设计思想，进行模块(module)、数据(data)、体系(architectural)和程序(procedural)设计，完成数据显示、超宽带模块标定、数据获取、数据发送、超宽带基站位置配置等多项必要功能的开发，并对界面进行人性化和友好设计，方便用户使用”；
27.电控平台9，电控平台9的底部设置有电控平台9，电控平台9 的一侧设置有控制面板10，电控平台9的一端活动连接有第一侧架 11，电控平台9的另一端活动连接有第二侧架
12，电控平台9的表面开设有插口13，插口13的内部设置有触点电源14，电控平台9 的表面设置有防滑胶垫15，支撑底板7的底部固定连接有贴合条16，第一侧架11的内侧壁固定连接有滑动块17，电控平台9的两侧开设有滑动槽18，第一侧架11的一端固定连接有第一贴合垫19，第二侧架12的一端固定连接有第二贴合垫20，第一侧架11的表面设置有第一防护软垫21，第二侧架12的表面设置有第二防护软垫22，无人机本体1整体可以通过支撑杆6底端的支撑底板7与电控平台9 表面快速对接，将触点接头8与电控平台9表面插口13内部的触点电源14进行快速的触点式连接，通过四角的触点接头8实现稳定的快充操作，快速完成对无人机本体1整体的充电操作，同时通过防滑胶垫15和贴合条16可以实现对支撑底板7位置的稳定的贴合固定操作，“室内定位技术拥有广泛应用前景，算法决定了它的定位模式，主要有近邻法，三角测量法，指纹法等，各种算法之间也有各自的缺陷，近邻法定位精度得不到保证；三角测量法理论上精度较高，但对于普通设备来说，时间，角度这些参数较难获取；指纹法前期地图绘制工作量大，而且一旦场地布置临时有变化，各位置上的信号就会变化，从而导致定位不准，基站覆盖范围大，角度偏一点就会造成很大误差，更何况各种非视距和多径环境的影响，精度误差大，本研究室内高精度定位使用多种算法融合，结合百家之长，做到更加精确的定位：通过测距算法求得的已知未知节点与三个或三个以上已知节点的距离，来求得此未知节点的坐标集，再利用质心法或者自适应加权平均等数学方法找到待测节点的准确位置，
28.已知节点的坐标分别为a(xa，ya)，b(xb，yb)，c(xc，yc)，未知节点p(x，y)距已知节点的距离分别为：r1，r2，r3，则有：
29.(x-xa)^2 (y-ya)^2＝r1^2；
30.(x-xb)^2 (y-yb)^2＝r2^2；
31.(x-xc)^2 (y-yc)^2＝r3^2；
32.若如果锚节点位置信息准确，测得的距离准确，则此式会有唯一的解即待测节点的坐标，但是在实际测量中会存在误差，造成结果的不准确使3个圆不交于一点而是两两相交，这时会得到6个交点，常见的方法为用质心法或加权平均的方法找到待测节点的位置，
33.在实际应用中测距往往存在误差，使三个圆不交于一点，此时常用的处理手段是利用所得到的坐标集进行简单的平均或者加权平均，即：
34.xp＝w1*xp1＝w2*xp2 w3*xp3；
35.yp＝w1*yp1＝w2*yp2 w3*yp3；
36.其中w1，w2，w3为其加权系数且w1 w2 w3＝1，在质心法中 w1＝w2＝w3＝1/3，
37.由于在系数的确定上主观性较强，往往会带来比较大的误差，为提高定位精度，可运用自适应加权因子，a，b，c三个已知节点分别需要测量自身与另外两个已知节点的测量距离(已知a，b，c之间的实际距离为dab，dac，dbc，测量距离分别为dab'，dac'，dba'， dbc'，dca'，dcb')并与实际距离比较计算相对误差εa，εb，εc，用相对误差的大小来确定其加权稀疏的额大小，
38.εa＝|dab-dab'|/dab |dac-dac'|/dac
39.εb＝|dab-dba'|/dab |dbc-dbc'|/dbc
40.εc＝|dac-dca'|/dac |dbc-dcb'|/dbc
41.εa，εb，εc即反映a，b，c的测距精度，可根据a，b，c的测距精度来确定其加权系数，
测距误差越大得点其加权系数越小，因此可用测距误差的倒数表征其加权系数，归一化得
42.w1＝(1/εa)/(1/εa 1/εb 1/εc)
43.w2＝(1/εb)/(1/εa 1/εb 1/εc)
44.w3＝(1/εc)/(1/εa 1/εb 1/εc)
45.利用此式确定其加权系数w＝(w1，w2，w3)即可在每次定位时动态的确定其加权系数，大大的减小了主观赋值或环境的变化带来的误差，此时便可确定未知节点的位置坐标，
46.[xp，yp]＝w*[xp1，yp1；xp2，yp2；xp3，yp3]”。
[0047]
工作原理：使用时，使用人员首先将配套的高质量的超宽带无线收发芯片安装在第一防护罩架2内部，辅助无人机本体1在飞行过程中进行稳定的定位操作，同时通过螺纹孔23和螺杆24可以实现对连接架3和第二防护罩架4的稳定安装操作，使得设备可以进行快速后期维护的同时，通过将拓展的雷达等设备安装在第二防护罩架4内部，进行快速的后期调试和升级操作，大大提高整体的定位稳定性，在日常的使用过程中，无人机本体1整体可以通过支撑杆6底端的支撑底板7与电控平台9表面快速对接，将触点接头8 与电控平台9表面插口13内部的触点电源14进行快速的触点式连接，通过四角的触点接头8实现稳定的快充操作，快速完成对无人机本体1整体的充电操作，同时通过防滑胶垫15和贴合条16可以实现对支撑底板7位置的稳定的贴合固定操作，进而提高整体的稳定性，电控平台9两端的第一侧架11和第二侧架12可以在电控平台9顶部通过滑动块17和滑动槽18进行快速滑动操作，进而实现对充电位置的保护操作，无人机本体1整体可以落在第一防护软垫 21和第二防护软垫22位置，同时日常可以当做拓展平台使用，以上为本发明的全部工作原理。
[0048]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。