【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机导航，具体涉及一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统及测量方法。
技术介绍
1、无人机技术具有覆盖范围大、灵活性高及可代替人工执行危险工作等优点，在各行业、各领域内发挥着日益重要的作用，无人机功能的实现主要依靠编队工作的方式，而编队功能的有效实现，依赖于无人机相对姿态的准确测量，因此，实现无人机姿态的精准测量具有重要意义。
2、现有技术中，无人机姿态精度测试，高度一般来说是通过超声波传感器(测量与地面的距离，比较少见)或者是气压计(高度会影响大气压的变化)来测量的，而水平位置的坐标则由gps模块来确定，gps也可以提供高度信息，除了gps模式来定位外，无人机还有一种“姿态模式”，依靠的是内部的imu(惯性测量单元，实际上是一组陀螺仪+加速度计传感器)来识别自身的飞行状态和相对位移。
3、现有的无人机姿态视觉测量方法大多基于诸如关键点等几何尺寸在图像和模型间的对应关系完成姿态计算，然而，在复杂情况下易出现关键点图像坐标定位失效的问题，而针对特定机型的算法设计泛化性不佳，目前，无人机位姿的视觉测量方案大多需要已知精确的几何尺寸作为先验信息，如需要明确具体的机型、在模型坐标系下关键点的三维坐标等，按照模型的使用方式不同，大致可将现有算法分为三类：第一类是pnp类算法，这类算法由于使用的都是稀疏特征，在复杂条件下，如目标较远或成像质量较差等情况下，这类特征易被噪声淹没，以至于难以准确甚至无法完成图像特征的提取，进而导致算法失效；第二类是模板匹配算法，这类方法只能针对特定的某一机型完成测量，且模
4、因此，需要提供可以大幅提高对无人机定位精度及姿态精度的方法和设备。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统及测量方法，提高无人机定位精度及姿态精度。
2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，所述测量系统与若干gnss卫星信号连接，包括设于无人机上用于进行定位和姿态测量的天空端，以及用于接收处理天空端信息、确定无人机空间位置及姿态的地面端，所述天空端包括用于测量无人机飞行信息的组合模块，用于接收组合模块数据的第一数传电台，以及给组合模块及第一数传电台供电的电源，所述地面端包括接收第一数传电台数据的第二数传电台，用于提前修正组合模组位置及姿态参数误差的、使组合模组达到固定解状态的rtk基准站，以及给地面端供电的户外电源。
4、进一步，所述组合模块包括用于单点定位、rtk定位的gnss卫星导航模块，以及用于无人机俯仰状态和横滚状态测量的imu惯性测量模块。
5、进一步，所述gnss卫星导航模块连接有rtk螺旋天线。
6、进一步，所述rtk基准站连接有gnss天线。
7、进一步，所述第一数传电台连接有第一胶棒天线，所述第二数传电台连接有第二胶棒天线。
8、进一步，所述第二数传电台连接有用于控制测量系统、显示测试结果、处理数据的控制模块。
9、进一步，采用上述一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的测量方法，包括以下步骤：
10、s1、确定rtk基准站位置信息，打开rtk基准站与若干gnss卫星连接，获取rtk基准站的精准坐标位置；
11、s2、天空端gnss卫星导航模块达到固定解状态，打开gnss卫星导航模块与若干gnss卫星连接，启动rtk基准站查分定位功能，rtk基准站发送查分信号至gnss卫星导航模块，gnss卫星导航模块根据接收的卫星信号，通过查分信号进行修正，达到固定解状态；
12、s3、姿态精度测量，imu惯性测量模块基于3自由度的惯性技术，利用卡尔曼滤波算法生成完整的360°无源方向跟踪，实时获取无人机姿态参数，并通过第一数传电台发送信号至第二数传电台，在控制模块上显示相关姿态信息；
13、s4、定位精度测量，天空端通过rtk螺旋天线实时接收gnss卫星信号来获取无人机位置参数，并通过第一数传电台发送信号至第二数传电台，在控制模块上显示位置信息。
14、进一步，s2中gnss卫星导航模块达到固定解状态，所述固定解包括以下步骤：
15、(1)整数最小二乘估计，
16、l＝ax+by+ε，式中，l表示为gnss观测值向量，q表示观测值的方差协方差阵，p表示权阵，x表示位置参数、gnss卫星导航模块钟差等非模糊度参数向量，y表示整周模糊度向量，a和b均为对应参数的设计矩阵，ε为观测噪声，其中待估参数有位置参数x和整周模糊度向量y；
17、(2)浮点解，
18、式中，||·||＝(·)tq-1(·)表示加权平方范数，和称为x和y的最小二乘估值，其值为实数，t表示转置矩阵，min表示去解中最小值；
19、(3)增加模糊度整数约束条件，为了获取模糊度整数约束条件，利用步骤(2)解算的最小二乘估值及其方差协方差阵进行搜索整数候选解，以求得最优模糊度参数固定解及其方差协方差阵因此，在步骤(2)的基础上，考虑最优估计准则：
20、
21、(4)得到固定解，基于模糊度参数固定解及其对应方差通过下式对非模糊度参数进行更新，从而获得非模糊度参数固定解及其方差协方差阵
22、
23、
24、完成从浮点解到固定解的转化。
25、进一步，s1中rtk基准站与至少5个gnss卫星连接。
26、进一步，s2中gnss卫星导航模块与至少5个gnss卫星连接。
27、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设置gnss卫星导航模块、rtk基准站与gnss卫星信号连接，通过发送查分定位信号，使gnss卫星导航模块达到固定解，使无人机具备厘米级定位功能，可输出高精度经纬度、速度、航向，可以精准测量无人机空间位置；设置imu惯性测量模块具备高精度姿态测量功能，可输出高精度俯仰角、横滚角数据，得到无人机精准的姿态信息。
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1.一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，所述测量系统与若干GNSS卫星信号连接，其特征在于：包括设于无人机上用于进行定位和姿态测量的天空端，以及用于接收处理天空端信息、确定无人机空间位置及姿态的地面端，所述天空端包括用于测量无人机飞行信息的组合模块，用于接收组合模块数据的第一数传电台，以及给组合模块及第一数传电台供电的电源，所述地面端包括接收第一数传电台数据的第二数传电台，用于提前修正组合模组位置及姿态参数误差的、使组合模组达到固定解状态的RTK基准站，以及给地面端供电的户外电源。
2.根据权利要求1所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述组合模块包括用于单点定位、RTK定位的GNSS卫星导航模块，以及用于无人机俯仰状态和横滚状态测量的IMU惯性测量模块。
3.根据权利要求2所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述GNSS卫星导航模块连接有RTK螺旋天线。
4.根据权利要求3所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述RTK基准站连接有GNSS天线。
5.根据权利要求
6.根据权利要求5所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的，其特征在于：所述第二数传电台连接有用于控制测量系统、显示测试结果、处理数据的控制模块。
7.采用权利要求1-6任一项所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的测量方法，其特征在于，S2中GNSS卫星导航模块达到固定解状态，所述固定解包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的测量方法，其特征在于：S1中RTK基准站与至少5个GNSS卫星连接。
10.根据权利要求9所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统的测量方法，其特征在于：S2中GNSS卫星导航模块与至少5个GNSS卫星连接。
...【技术特征摘要】
1.一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，所述测量系统与若干gnss卫星信号连接，其特征在于：包括设于无人机上用于进行定位和姿态测量的天空端，以及用于接收处理天空端信息、确定无人机空间位置及姿态的地面端，所述天空端包括用于测量无人机飞行信息的组合模块，用于接收组合模块数据的第一数传电台，以及给组合模块及第一数传电台供电的电源，所述地面端包括接收第一数传电台数据的第二数传电台，用于提前修正组合模组位置及姿态参数误差的、使组合模组达到固定解状态的rtk基准站，以及给地面端供电的户外电源。
2.根据权利要求1所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述组合模块包括用于单点定位、rtk定位的gnss卫星导航模块，以及用于无人机俯仰状态和横滚状态测量的imu惯性测量模块。
3.根据权利要求2所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述gnss卫星导航模块连接有rtk螺旋天线。
4.根据权利要求3所述的一种无人机定位精度及姿态精度的测量系统，其特征在于：所述rtk基准...
【专利技术属性】
技术研发人员：李航，刘宇，陈公昌，曾健洲，焦建立，
申请(专利权)人：广州山锋测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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