CN112415540A - 多源定位数据的无人机自主飞行*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组合导航定位技术领域，具体涉及多源定位数据的无人机自主飞行***，包括实时动态差分***；所述实时动态差分***包括基准站以及流动站；所述基准站与所述流动站建立通信连接；所述基准站用于获取观测值数据、获取测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息，并利用数据链发送给所述流动站；所述流动站用于在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自所述基准站的数据，包括观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息。本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***，不仅能够建立基准站、流动站的通信连接，同时还可以通过流动站向后台处理服务器传输更多形式的监测数据。

Description

多源定位数据的无人机自主飞行***
技术领域
本发明涉及组合导航定位技术领域，具体涉及多源定位数据的无人机自主飞行***。
背景技术
差分技术是在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的观测量或一个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差，目的在于消减测量时的公共误差源。
研究人员发现，目前市场上存在个别的无人机自主飞行***也具有通过实时动态差分功能实现更为精确定位的功能，中国专利CN111679682A公开了无人机降落方法、装置和电子设备，其采用动态差分的方式来实现无人机的定位功能，但是传统这种无人机自主飞行***的***架构简单，功能单一，其获得的数据形式也比较少，这样定位精度很难得到保障。
发明内容
为了克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供了多源定位数据的无人机自主飞行***，建立了实时动态差分***，不仅能够建立基准站与流动站的通信连接，同时还可以通过流动站向后台处理服务器传输更多形式的监测数据，数据更加详细，定位精度也更高。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
多源定位数据的无人机自主飞行***，包括实时动态差分***；所述实时动态差分***包括基准站以及流动站；所述基准站与所述流动站建立通信连接；
所述基准站包括第一GPS接收机、数据发送电台以及电源；所述电源用于给所述第一GPS接收机以及所述数据发送电台供电；所述基准站用于获取观测值数据、获取测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息，并利用数据链发送给所述流动站；
所述流动站用于在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自所述基准站的数据，包括观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息。
进一步的，所述流动站包括第二GPS接收机以及数据接收电台；所述第二GPS接收机与所述数据接收电台电连接。
进一步的，所述实时动态差分***还包括后台处理服务器；所述后台处理服务器分别与所述基准站以及所述流动站通信连接；所述后台处理服务器用于接收由所述流动站转发的观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息并进行存储处理。
进一步的，所述数据链传输的方式为以视距直接通视，其频率为超高频或甚高频或高频中的任意一种。
进一步的，所述实时动态差分***的工作半径设置为小于或等于10km。
进一步的，所述流动站与所述后台处理服务器之间通过通信模块建立通信连接。
进一步的，所述通信模块为4G移动通信模块或5G移动通信模块。
进一步的，所述基准站通过天线接收卫星信号的方式来获取原始的观测值数据。
进一步的，所述观测值数据包括伪距观测值以及相位观测值。
进一步的，还包括多源数据处理模块；所述多源数据处理模块用于获取三维点云数据以及高分辨率影像数据，并将所述三维点云数据以及高分辨率影像数据经过所述流动站转发至所述后台处理服务器。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***，建立了由基准站、流动站、后台处理服务器等构成的实时动态差分***；不仅能够建立基准站与流动站的通信连接，同时还可以通过流动站向后台处理服务器传输更多形式的监测数据，监测效果更加全面，定位也可以更加精准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1为本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***的主要***架构原理示意图；
图2为本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***的局部***架构原理示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-2所示，本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***，可应用于如无人机的应用平台上。
本发明的多源定位数据的无人机自主飞行***，包括实时动态差分***；实时动态差分***包括基准站以及流动站；基准站与流动站建立通信连接；
基准站包括第一GPS接收机、数据发送电台以及电源；电源用于给第一GPS接收机以及数据发送电台供电；基准站用于获取观测值数据、获取测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息，并利用数据链发送给流动站；
流动站用于在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自基准站的数据，包括观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息，其中，观测值数据包括伪距观测值和相位观测值。
如图1所示，流动站包括第二GPS接收机以及数据接收电台；第二GPS接收机与数据接收电台电连接。
如图2所示，实时动态差分***还包括后台处理服务器；后台处理服务器分别与基准站以及流动站通信连接；后台处理服务器用于接收由流动站转发的观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息并进行存储处理。
在本实施例中，数据链传输的方式为以视距直接通视，其频率为超高频或甚高频或高频中的任意一种。
在本实施例中，实时动态差分***的工作半径设置为小于或等于10km。
在本实施例中，流动站与后台处理服务器之间通过通信模块建立通信连接，通信模块为4G移动通信模块或5G移动通信模块。
在本实施例中，基准站通过天线接收卫星信号的方式来获取原始的观测值数据。
在本实施例中，还包括多源数据处理模块；多源数据处理模块用于获取三维点云数据以及高分辨率影像数据，并将三维点云数据以及高分辨率影像数据经过流动站转发至后台处理服务器。
需要说明的是，在本实施例中，由于RTK数据链传输，属直接波传输，包括超高频(UHF)、甚高频(VHF)和高频(HF)，以视距直接通视的方式进行，一般作用距离为20～100km，与地形条件有关。成果质量与信号强弱有着直接的关系，当距离较远时，信号衰减到30％以下，一般较难得到Fixed解。因而在实际作业过程中，应根据测定点的精度要求，选择RTK的作业范围。建议RTK的工作半径≤10km，可满足点位(H，V≤±5cm)要求。当信号受影响较大时，应进一步缩短作业半径。观测卫星的数目越多、分布状况越均匀时，RTK的定位精度和可靠性越高，通常在接收卫星数为5颗、PDOP≤5时，定位精度可达到厘米级。测量成果要注意检核，在测量前后需要对已知点进行检测，检测可采用不同起算点测定或同一点上两次观测方法进行。当观测过程中如信号较弱或卫星数目较少，应升高电台天线或多历元观测，可提高定位精度。
在本实施例中，在获取GNSS定位数据和惯导数据、三维点云数据、高分辨率影像数据等数据之后，还涉及了利用上述数据进行更高的精度定位操作，具体方案包括两个部分，第一部分为实时动态差分***的定位处理，第二部分为实时动态差分***的测量处理。
具体包括：
实时动态差分***(RTK)的定位处理：RTK工作时，要求基准站接收机设在具有已知坐标的参考点位上，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态、接收机工作状态及相关计算参数通过数据链发送出去；流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自基准站的数据，通过OTF算法，即在航解求整周模糊度，在通过相对定位模型获取所在点相对于基准站的坐标和精度指标。OTF算法是RTK的关键技术，一般首先在未知点的近似坐标和协方差的基础上确定整周模糊度的搜索空间，在搜索空间内计算所有可能的模糊度解，然后通过比较最小方差选择最可能的解，最后通过比较最优解和次优解决定最后的模糊度解。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据和已知数据传输给流动站接收机。
实时动态差分***(RTK)的测量处理：在具体生产过程中，除基本控制点的点位精度影响RTK作业结果外，卫星的分布状况、模糊度解算误差、坐标***转换误差、接收机状态、测站周围环境、GPS天线的对中误差、电台信号的强弱等均会影响RTK的定位结果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，包括实时动态差分***；所述实时动态差分***包括基准站以及流动站；所述基准站与所述流动站建立通信连接；
所述基准站包括第一GPS接收机、数据发送电台以及电源；所述电源用于给所述第一GPS接收机以及所述数据发送电台供电；所述基准站用于获取观测值数据、获取测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息，并利用数据链发送给所述流动站；
所述流动站用于在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自所述基准站的数据，包括观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息。
2.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述流动站包括第二GPS接收机以及数据接收电台；所述第二GPS接收机与所述数据接收电台电连接。
3.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述实时动态差分***还包括后台处理服务器；所述后台处理服务器分别与所述基准站以及所述流动站通信连接；所述后台处理服务器用于接收由所述流动站转发的观测值数据、测站坐标、卫星跟踪状态信息以及当前GPS接收机工作状态信息并进行存储处理。
4.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述数据链传输的方式为以视距直接通视，其频率为超高频或甚高频或高频中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述实时动态差分***的工作半径设置为小于或等于10km。
6.根据权利要求所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述流动站与所述后台处理服务器之间通过通信模块建立通信连接。
7.根据权利要求6所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述通信模块为4G移动通信模块或5G移动通信模块。
8.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述基准站通过天线接收卫星信号的方式来获取原始的观测值数据。
9.根据权利要求1所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，所述观测值数据包括伪距观测值以及相位观测值。
10.根据权利要求3所述的多源定位数据的无人机自主飞行***，其特征在于，还包括多源数据处理模块；所述多源数据处理模块用于获取三维点云数据以及高分辨率影像数据，并将所述三维点云数据以及高分辨率影像数据经过所述流动站转发至所述后台处理服务器。
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