一种无人机高精度定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机高精度定位系统及方法，包括：地面控制端与飞行器同步获取来自卫星的定位信号；地面控制端根据获取的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器；飞行器根据获取的定位信号和校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。本发明专利技术通过地面控制端与飞行器同步接收卫星定位信号，解析当前位置坐标，并通过地面控制端发送GNSS校正信息给飞行器，通过飞行器对接收到的卫星定位信号和校正信息进行结合，以输出高精度的定位信息提供给飞行控制机构，参与坐标解算及姿态解算，从而实现高精度定位。

High precision positioning system and method for unmanned aerial vehicle

The invention discloses a UAV high precision positioning system and method, including: the ground control terminal and vehicle positioning signals from the satellites to obtain synchronization; the ground control terminal according to the analytical positioning signal acquisition the coordinates, and output correction data signals to the aircraft; aircraft according to the positioning signal acquisition and data correction signal for positioning the coordinate correction, and outputs the location coordinates after correction to the aircraft control terminal. The present invention by the ground control terminal and aircraft synchronous receiving satellite positioning signal, analyze the current location coordinates, and sends the information to the vehicle GNSS correction by the ground control, by combining the received satellite positioning signal and the correction information of the aircraft, to locate the information output with high accuracy to the flight control mechanism, participate in and coordinate calculation attitude solution, in order to achieve high precision positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机高精度定位系统及方法
：本专利技术属于无人机领域，具体涉及的是一种无人机高精度定位系统及方法。
技术介绍
：无人机作为负载视频采集传输系统的设备，在影视拍摄、新闻采访、现场取证、空中巡逻等场合具有广泛的应用。无人机在执行任务过程中，高精度的定位数据参与姿态解算，对于无人机飞行的稳定性，可靠性有非常重要的作用，可以实现高精度定位的无人机本身飞行更为稳定可靠，另外高精度的定位数据对载荷或者应用也有很重要的作用，例如航测用途，确定拍照点的坐标，再如火点定位功能，配合光电吊舱实现高精度测距。所以，可高精度定位定向无人机装置可提高无人机本身可靠性，也可以扩展无人机应用的场景。但是，传统方式无人机定位采用单模GNSS系统，天线一般为单模天线，这种单模单天线的定位方式相对来说精度较差，通常情况下定位精度为2.5m。这种定位方式很难提供高精度的定位数据，因此难以满足用户的各种使用需求。
技术实现思路
：为此，本专利技术的目的在于提供一种无人机高精度定位系统及方法，以提高无人机在执行任务过程的定位精度。为实现上述目的，本专利技术主要采用如下技术方案：一种无人机高精度定位系统，包括：地面控制端，所述地面控制端安装有第一定位模块和第一定位天线，所述第一定位模块与第一定位天线连接，所述第一定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第一定位模块；所述第一定位模块用于根据来自卫星的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器；飞行器，与所述地面控制端连接，所述飞行器上安装有第二定位模块和第二定位天线，所述第二定位模块与第二定位天线连接，所述第二定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第二定位模块；所述第二定位模块用于根据来自第二定位天线的定位信号和来自第一定位模块的校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。进一步地，所述地面控制端上安装的第一定位天线为一个或两个；所述飞行器上安装的第二定位天线为一个或两个。进一步地，所述第一定位模块、第二定位模块为GNSS定位模组；第一定位天线、第二定位天线为GNSS天线。进一步地，所述地面控制端通过有线或者无线连接的方式将校正数据信号发送到飞行器。进一步地，所述地面控制端通过3G\4G\通用电台的方式将校正数据信号发送到飞行器。进一步地，所述定位信号包括测距码信号、导航电文信号和载波信号。另外，本专利技术还提供了一种无人机高精度定位方法，包括：地面控制端与飞行器同步获取来自卫星的定位信号；地面控制端根据获取的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器；飞行器根据获取的定位信号和校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。进一步地，所述地面控制端通过一个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块解析自身坐标，然后根据历史运动轨迹推算运动方向；或者地面控制端通过两个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块解析自身实时位置坐标并根据实时位置坐标确定运动方向；所述飞行器通过一个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块解析自身坐标，然后根据历史运动轨迹推算运动方向；或者飞行器通过两个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块计算自身实时位置的坐标并根据实时位置坐标确定运动方向。进一步地，所述地面控制端根据获取的定位信号解析自身坐标，并通过有线或者3G\4G\通用电台的方式输出校正数据信号到飞行器。进一步地，所述飞行器将通过有线或者3G\4G\通用电台的方式获取来自地面控制端的校正数据信号和通过GNSS天线获取的卫星定位信号进行结合计算，对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。本专利技术通过地面控制端与飞行器同步接收卫星定位信号，解析当前位置坐标，并通过地面控制端发送GNSS校正信息给飞行器，通过飞行器对接收到的卫星定位信号和校正信息进行结合，以输出高精度的定位信息提供给飞行控制机构，参与坐标解算及姿态解算，从而实现高精度定位。附图说明：图1为本专利技术无人机高精度定位系统的原理框图；图2为本专利技术无人机高精度定位方法的流程示意图。图中标识说明：飞行器100、GNSS模组101、GNSS天线102、地面控制端200、GNSS模组201、GNSS天线202。具体实施方式：为阐述本专利技术的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。请参见图1所示，图1为本专利技术无人机高精度定位系统的原理框图。本专利技术提供了一种无人机高精度定位系统，其主要包括有飞行器100和地面控制端200。其中飞行器100与地面控制端200之间可以通过有线或者无线的方式连接。有线方式用于系留模式的无人机系统，无线方式用于自由飞行的无人机系统。地面控制端200上安装有第一定位模块和第一定位天线，所述第一定位模块与第一定位天线连接，所述第一定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第一定位模块；所述第一定位模块用于根据来自卫星的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器。需要说明的是，地面控制端会根据获取的定位信号解析自身坐标，并通过有线或者3G\4G\通用电台的方式输出校正数据信号到飞行器。如果飞行器100为系留模式的无人机系统，则直接通过有线的方式输出校正数据信号到飞行器；如果飞行器100为无线方式用于自由飞行的无人机系统，则需要通过3G\4G\通用电台等天线的方式输出校正数据信号到飞行器。此处的3G\4G\通用电台等天线与第一定位天线互相独立。地面控制端上安装的第一定位天线为一个或两个；如果第一定位天线为一个，则地面控制端通过一个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块解析自身坐标，然后根据历史运动轨迹推算运动方向。如果第一定位天线为两个，则地面控制端通过两个GNSS天线获取卫星定位信号并通过GNSS定位模块解析自身实时位置坐标并根据实时位置坐标确定运动方向。需要说明的是，采用两个定位天线除了可以实现高精度定位外，同时可以实现定向功能，即确定飞行器相对真北方向的航向。而为保证获得高精度航向，两个GNSS天线之间也需要保持一定的基线长度，基线长度确定了定向的精度。此处的第一定位模块为GNSS模组201，第一定位天线为GNSS天线202，且GNSS模组201与GNSS天线202连接。GNSS天线202安装在地面控制端上的上方，以保证能够捕获高质量的定位信号，同时地面控制端的结构内部设置有通讯机构(TCP/IP、NTRIP有线连接或者3G\4G\通用电台天线)，以发送校正数据给飞行器，完成精确定位功能。飞行器100包括飞行器控制端、第二定位模块和第二定位天线，其中飞行器控制端、第二定位模块内置于飞行器100中，第二定位天线安装在飞行器100的最上端。第二定位模块与第二定位天线连接，第二定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第二定位模块；第二定位模块用于根据来自第二定位天线的定位信号和来自第一定位模块的校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端，飞行器控制端根据校正坐标控制飞行器飞行。其中第二定位模块为GNSS模组101，第二定位天线为GNSS天线102，为GNSS模组101与GNSS天线102连接。飞行器上安装的第二定位天线为一个或两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机高精度定位系统，其特征在于，包括：地面控制端，所述地面控制端安装有第一定位模块和第一定位天线，所述第一定位模块与第一定位天线连接，所述第一定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第一定位模块；所述第一定位模块用于根据来自卫星的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器；飞行器，与所述地面控制端连接，所述飞行器上安装有第二定位模块和第二定位天线，所述第二定位模块与第二定位天线连接，所述第二定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第二定位模块；所述第二定位模块用于根据来自第二定位天线的定位信号和来自第一定位模块的校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。

【技术特征摘要】
1.一种无人机高精度定位系统，其特征在于，包括：地面控制端，所述地面控制端安装有第一定位模块和第一定位天线，所述第一定位模块与第一定位天线连接，所述第一定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第一定位模块；所述第一定位模块用于根据来自卫星的定位信号解析自身坐标，并输出校正数据信号到飞行器；飞行器，与所述地面控制端连接，所述飞行器上安装有第二定位模块和第二定位天线，所述第二定位模块与第二定位天线连接，所述第二定位天线用于接收来自卫星的定位信号并发送给第二定位模块；所述第二定位模块用于根据来自第二定位天线的定位信号和来自第一定位模块的校正数据信号对自身坐标进行定位校正，并输出定位校正后的坐标到飞行器控制端。2.如权利要求1所述的无人机高精度定位系统，其特征在于，所述地面控制端上安装的第一定位天线为一个或两个；所述飞行器上安装的第二定位天线为一个或两个。3.如权利要求2所述的无人机高精度定位系统，其特征在于，所述第一定位模块、第二定位模块为GNSS定位模组；第一定位天线、第二定位天线为GNSS天线。4.如权利要求3所述的无人机高精度定位系统，其特征在于，所述地面控制端通过有线或者无线连接的方式将校正数据信号发送到飞行器。5.如权利要求4所述的无人机高精度定位系统，其特征在于，所述地面控制端通过3G\4G\通用电台的方式将校正数据信号发送到飞行器。6.如权利要求5所述的无人机高精度定位系统，其特征在于，所述定位信号包括测距码信号、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕振义，宋文刚，寇崇晓，朱琪，
申请(专利权)人：深圳市科卫泰实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44