一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置

一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置

何君如 张 瀚 陈凌宇 陈 诚 徐 晖 邱宇航 丁 亮 杨济溦 叶祥锋

广东电网有限责任公司潮州供电局 广东潮州 521000

摘要：针对无人机失控或坠毁后大范围搜寻耗时耗力，对搜寻人员人身安全不利，且多数情况下搜寻无果的问题，本文研制了一种科学、准确、实用的用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置，能够在无人机失控坠毁后快速、准确、安全的搜寻无人机。通过现场试验证明该精确查找定位装置的有效性。

关键词：无人机；失控；坠毁；精确查找定位装置

中图分类号：TM 614 TP273 文献标识码：A 文章编号：

0 引言^

随着高压架空输电线路智能巡视装置投入的日益增多，智能巡视无人机的数量也逐渐增加，无人机在巡视过程中因失控或坠毁而丢失的情况也越来越多，保证无人机失控或坠毁后能快速、准确、安全的搜寻到无人机成为了一项极其重要的工作。

目前，无人机智能巡检主要功能是替代工作人员完成脏累差的信息采集工作—替代工作人员到“需要的地方”（预先设定好的坐标点）去采集“需要的信息”（如故障点），进而快速、准确地传达给地面工作人员，供他们作分析、判断、制定解决方案，减少工作人员劳动强度，提高电力巡检工作效率和安全性。

由于无人机自身的产品质量、操控人员的操控水平以及部分空中区域的管制，易造成无人机失控或坠毁。目前，无人机坠毁找寻主要方法是通过无人机失控前最后的位置信息大范围搜寻，该方法极耗人力、在荒郊野外搜寻对人身安全也不利，而且还不一定能够搜寻到无人机。因此有必要研制一种科学、准确、实用的一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置^[1，2]，能够在无人机失控坠毁后快速、准确、安全的搜寻无人机。通过现场试验证明无人机丢失情况下的精确查找定位装置的有效性。

1一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置的构成

一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置由前端装置和后端装置组成，前端装置安装于无人机本体，用于定位和信号从传输，后端装置为手持终端，用于接收信号和地图查找。一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置前端部分包括：北斗模块A（1）、433M无线通信模块A（2）、树莓派（3）、双模天线A（4）、锂电池（5）、指示灯（6）、粘胶（7）、外壳（8）组成；后端部分由北斗模块B（12）、433M无线通信模块B（11）、双模天线B（10）、平板电脑（9）组成^[3]。

图1是该精确查找定位装置的总体结构示意图，图中（1）北斗模块A、（2）433M无线通信模块A 、（3）树莓派、（4）双模天线A、（5）锂电池、（6）指示灯、 （7）粘胶、（8）外壳、（9）平板电脑、（10）双模天线B、（11）433M无线通信模块B、（12） 北斗模块B。

图1 一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置

一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置总体设计电路逻辑原理如下图2所示：

图2 一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置电路设计逻辑原理

2一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置的工作过程

装置通过3M粘胶安装固定在无人机本体上，装置通过锂电池给树莓派供应直流5V电源，树莓派通过USB转UART口直流电源端给北斗模块、433M无线通信模块及指示灯供电，树莓派通过USB转UART口数据接收端采集北斗模块实时坐标数据，通过树莓派中部署的数据处理软件对数据进行实时存储、定时转发，采用统一格式输出数据到433M无线通信模块，433M无线通信模块将数据传送至后端平板电脑，指示灯在光线不好的情况下或者夜间闪烁发光，便于夜间快速查找。

后端平板电脑通过433M无线通信模块接收来自前端无人机本体上的一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置的坐标数据，后端平板电脑预加载离线地图，离线地图实时展示当前位置及无人机位置，可指引人员按图查找无人机。

具体步骤如下：

2.1 北斗模块实时采集位置坐标，通过UART转USB口与树莓派电连接；

2.2 前端433M无线通信模块与后端433M无线通信模块实时通信，将北斗模块采集的位置坐标数据传送至平板电脑，前端433M无线通信模块通过UART转USB口与树莓派电连接，后端433M无线通信模块通过UART转USB口与平板电脑电连接；

2.3树莓派预装LIUNX系统，部署数据处理软件，实时存储坐标数据，定时发送坐标数据；

2.4双模天线采用433M、1561M频段封装圆形天线，圆形天线与433M无线通信模块及北斗模块电连接；

2.5锂电池采用3.7V70AH锂电池升压5V输出，锂电池与树莓派电源口电连接；

2.6指示灯采用LED光源，可便于夜间查找，指示灯与树莓派电连接；

2.7粘胶采用3M双面粘胶，可将外壳牢固粘附在无人机本体；

2.8外壳采用轻铝材质封装北斗模块、433M无线通信模块、树莓派、双模天线、锂电池、指示灯；

2.9平板电脑预装离线地图，采集北斗模块坐标数据实现人员实时定位；接入433M无线通信模块接收无人机端坐标数据实现无人机实时定位。

3一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置对现场的创新点

3.1独立于无人机飞控运行

由于国家关于无人机航空管制的规定，通常厂家设计无人机定位与飞控系统作为一个整体，在飞控失效或掉电关闭情况下，无人机定位系统也会与遥控器失去连接，从而导致无人机不易找回，因此，本项目研制的装置需独立于无人机飞控运行，在无人机坠毁情况下，仍能提供定位信息。

3.2优于5m范围的精确查找定位精度

装置提供基于GPS（北斗）卫星优于5m范围的高精度定位，在无人机坠毁情况下，现场人员可快速的通过手持平板按图找寻。

3.3装置的小型化、低功耗设计

输电线路巡检无人机多采用四轴或六轴旋翼无人机，其功能主要是巡视（非载重），因此无人机在配备了必须的电池和相机后，受起飞重量及巡航时间的限制，决定了本装置必须小型化和低功耗，装置体积控制在25*45*80mm内，采用铝合金材质防摔，每次飞行采用3M粘胶安装在无人机上部中心位置；整体重量＜200g、功耗＜500ma；自带充电锂电池，工作时间＞2小时。

4结论

一种用于无人机丢失情况下的精确查找定位装置，能够在无人机失控坠毁后快速、准确、安全的搜寻无人机。通过现场试验证明无人机丢失情况下的精确查找定位装置的有效性，表现出更多优势，具体分析如下：

(1) 独立于无人机飞控运行，在无人机坠毁情况下，仍能提供定位信息。

(2) 装置提供高精度定位。

(3) 装置实现小型化、低功耗设计，保证续航时间和能力。

参考文献

[1] 廉保旺，赵楠，王永生. 北斗卫星定位算法研究[J].西北工业大学学报,2007,25(1):98-102.

[2]符军. 基于高通QSC1110平台的北斗定位方案实现[J].湖南邮电职业技术学院学报,2016,15(4):40-43.

[3] 杨云涛. 一种基于单片机的北斗定位显示终端实现方法.第三十二届中国（天津）2018IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议，北京，2018.

何君如(1986-)，男，山西长治人。就职于潮州供电局输电管理所，硕士研究生，研究方向为电力系统继电保护、电能质量、输电线路；521000；996704802@qq.com；13631032474

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