CN108873934A - 一种无人机的航线规划与校准方法以及航线控制*** - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机领域，旨在提供一种无人机的航线规划与校准方法以及航线控制***，其技术方案要点是包括如下步骤：在需要航线规划的地块上标记作业控制点，测量地块，并获取地块边界点的边界点参考坐标；根据对地块的测量，规划无人机航线；令无人机在地块边界点上停留，并以所述作业控制点为基准，定位无人机，并获取边界点实际坐标；将所述边界点参考坐标和所述边界点实际坐标作差分处理得到差分结果；根据的差分结果，修正无人机航线的坐标数据，重新规划航线；重新规划的航线飞行过程中，以所述作业控制点为基准，定位无人机。其具有定位精准，成本低廉的优点。

Description

一种无人机的航线规划与校准方法以及航线控制***

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种无人机的航线规划与校准方法以及航线控制***。

背景技术

随着无人机技术的迅速发展以及成本的降低，无人机应用已从传统的军用领域发展到民用领域。

现有无人机通常采用GPS定位经纬度，并采用气压传感器定位海拔，由于该种定位方式本身存在一定的误差，并且如果受到遮挡或恶劣天气的影响，误差可能还会更大，由此造成目前的无人机在承担测绘任务时，其实际航线和规划的航线会有较大偏差，测绘结果误差较大。也有一些无人机辅助定位方案，通过采用RTK技术，减小GPS定位误差。但是由于该种方式需要增设RTK设备，成本高昂。

发明内容

本发明是提供一种无人机的航线规划与校准方法以及航线控制***，其能够校准GPS误差造成的无人机航线偏移，精确定位；同时该技术方案无需添置基站设备，成本低廉。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人机的航线规划与校准方法，包括如下步骤：

步骤1：在需要航线规划的地块上标记作业控制点，测量地块，并获取地块边界点的边界点参考坐标；

步骤2：根据对地块的测量，规划无人机航线；

步骤3：令无人机在地块边界点上停留，并以所述作业控制点为基准，定位无人机，并获取边界点实际坐标；

步骤4：将所述边界点参考坐标和所述边界点实际坐标作差分处理得到差分结果；

步骤5：根据步骤4的差分结果，修正无人机航线的坐标数据，重新规划航线；

步骤6：在按照步骤5重新规划的航线飞行过程中，以所述作业控制点为基准，定位无人机。

进一步设置：所述步骤1中测量地块的步骤进一步包括：将GPS基站架设到所述作业控制点。

进一步设置：在将GPS基站架设到所述作业控制点之后，使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标。

进一步设置：所述步骤1中测量地块的步骤进一步包括：在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，测量地块的边界坐标。

进一步设置：其特征是：所述步骤6中定位无人机的步骤进一步包括：将步骤4得到的差分结果输入到所述GPS基站中。

进一步设置：所述步骤3中定位无人机的步骤进一步包括：在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，对无人机进行定位。

进一步设置：所述步骤6中对无人机进行精确定位的步骤是在差分模式下进行的。

本发明的另一目的是提供一种无人机的航线控制***，其能够校准GPS误差造成的无人机航线偏移，精确定位。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人机的航线控制***，包括：

航线规划单元，用于根据地块测量数据和预定的作业宽度规划所述无人机的最优作业航线；

航线校准单元，用于接收GPS基站测得的地块边界点的边界点参考坐标，以及无人机在地块边界点时的无人机GPS移动站测得的和边界点实际坐标，并根据边界点实际坐标和边界点参考坐标之间的差值重新规划最优作业航线。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、无需RTK技术，不必须使用差分GPS基站，即可实现无人机的精准定位，成本低廉；

2、能够在没有已知准确坐标的控制点的条件下，使用单点定位模式获得的控制点的“相对 坐标”来实现无人机的精确定位；

3、采用差分手段自动重新规划航线，软件运行负荷小。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1的方法流程图；

图3是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

无人机在进行测绘作业时，需要对无人机进行航线固话，首先需要知道待测绘地块的边界坐标，确保无人机的航线在该地块的区域内。在地块测量和无人机定位过程中，通过GPS定位模式测出地块的边界坐标，在此基础上对无人机进行航线规划，进而通过GPS定位模式定位无人机飞行时的坐标，使其沿所规划的航线飞行，从而顺利完成测绘作业。进行定位时，需要把GPS基站架设到已知准确坐标的控制点上。在已知准确坐标的控制点的条件下，可通过GPS定位进行地块坐标测量和定位无人机坐标，经过误差校准后，定位的坐标是相对准确的，因此，无人机沿规划的航线进行作业时，能够实现精确作业。

在没有已知准确坐标的控制点的条件下，无人机精确定位的实现，需要对GPS定位模式固有的误差进行校准。

实施例1是本发明的一种无人机的航线规划与校准方法，参照图1，包括如下步骤：

步骤1：在需要航线规划的地块上标记作业控制点，测量地块，并获取地块边界点的边界点参考坐标；

步骤2：根据对地块的测量，规划无人机航线；

步骤3：令无人机在地块边界点上停留，并以作业控制点为基准，定位无人机，并获取边界点实际坐标；

步骤4：将边界点参考坐标和边界点实际坐标作差分处理得到差分结果；

步骤5：根据步骤4的差分结果，修正无人机航线的坐标数据，重新规划航线；

步骤6：在按照步骤5重新规划的航线飞行过程中，以作业控制点为基准，定位无人机。

具体而言，分别测量地块边界点上的坐标和位于该点正上方的无人机的坐标。即，在测量边界点参考坐标和边界点实际坐标时，两个坐标所代表的实际地理位置的经纬度相同。因此，使用GPS基站测量的地块坐标和GPS基站获取的无人机的定位坐标，其相对差值即为GPS定位误差。本领域技术人员容易理解的是，通过GPS单点定位模式测量的地块边界点的边界点参考坐标与实际准确坐标存在误差，而无人机在地块边界点上时测得的边界点实际坐标也存在误差，上述两个误差君均属于***误差，相对较为稳定。因此，使用GPS移动站测量的地块坐标和使用GPS基站获取的无人机的定位坐标，其相对差分结果也是准确的。换句话说，在地块测绘阶段，本发明的航线规划中使用的坐标通过GPS单点定位模式获得，之后将该坐标进行校准，令其与无人机GPS移动站测得的坐标适配，从而实现“抵消误差”的效果，使得无人机能够沿规划的航线精准作业。

参照图2，图2是本发明的无控制点条件下的无人机精确定位方法的流程图。如图2所示，在进行作业时，需要对地块区域进行测量，作业人员到达待测绘地块的区域后，首先标记作业控制点，然后将测绘GPS基站架设到作业控制点上，接着使用GPS单点定位模式测量该作业控制点的相对坐标，再以此作业控制点的坐标为基准，测量地块，并获取边界点的坐标作为边界点参考坐标。具体地，测量地块时，将GPS基站架设到作业控制点，以使用GPS单点定位模式测量出的作业控制点的坐标为基准，通过模式测量地块的边界坐标。

完成地块测量后，根据地块的坐标，规划无人机航线。

将无人机置于待测地块边界点的正上方，对无人机定位。具体地，在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，对无人机进行定位，获得边界点实际坐标。

将边界点参考坐标和边界点实际坐标进行差分，差分结果即为无人机GPS定位的误差。将航线规划中使用的坐标与上述差分结果进行差分，重新生成航线数据，即完成航线的重新规划。由于测在测量边界点参考坐标和边界点实际坐标时，两个坐标所代表的实际地理位置的经纬度相同，从而，以此差分结果作为校准值校准的航线的坐标数据是准确的，因此能够实现无人机对地块的精确作业。

将差分结果输入到GPS基站中。在无人机测绘过程中，对无人机定位时，通过差分模式对无人机的位置进行准确定位并且能将精确定位后的信息反馈给外部通信设备。

实施例2：一种无人机的航线控制***，如图3所示，包括航线规划单元和航线校准单元。

航线规划单元，用于根据地块测量数据和预定的作业宽度规划所述无人机的最优作业航线；

航线校准单元，用于接收GPS基站测得的地块边界点的边界点参考坐标，以及无人机在地块边界点时的无人机GPS移动站测得的和边界点实际坐标，并根据边界点实际坐标和边界点参考坐标之间的差值重新规划最优作业航线。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种无人机的航线规划与校准方法，包括如下步骤：

步骤1：在需要航线规划的地块上标记作业控制点，测量地块，并获取地块边界点的边界点参考坐标；

步骤2：根据对地块的测量，规划无人机航线；

其特征在于：

步骤3：令无人机在地块边界点上停留，并以所述作业控制点为基准，定位无人机，并获取边界点实际坐标；

步骤4：将所述边界点参考坐标和所述边界点实际坐标作差分处理得到差分结果；

步骤5：根据步骤4的差分结果，修正无人机航线的坐标数据，重新规划航线；

步骤6：在按照步骤5重新规划的航线飞行过程中，以所述作业控制点为基准，定位无人机。

2.根据权利要求1所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：所述步骤1中测量地块的步骤进一步包括：将GPS基站架设到所述作业控制点。

3.根据权利要求2所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：在将GPS基站架设到所述作业控制点之后，使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标。

4.根据权利要求3所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：所述步骤1中测量地块的步骤进一步包括：在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，测量地块的边界坐标。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：所述步骤6中定位无人机的步骤进一步包括：将步骤4得到的差分结果输入到所述GPS基站中。

6.根据权利要求5中任意一项所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：所述步骤3中定位无人机的步骤进一步包括：在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，对无人机进行定位。

7.根据权利要求6所述的一种无人机的航线规划与校准方法，其特征是：所述步骤6中对无人机进行精确定位的步骤是在差分模式下进行的。

8.一种无人机的航线控制***，其特征是，包括：

航线规划单元，用于根据地块测量数据和预定的作业宽度规划所述无人机的最优作业航线；

航线校准单元，用于接收GPS基站测得的地块边界点的边界点参考坐标，以及无人机在地块边界点时的无人机GPS移动站测得的和边界点实际坐标，并根据边界点实际坐标和边界点参考坐标之间的差值重新规划最优作业航线。