本發(fā)明屬于無人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及的是一種無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
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無人機(jī)作為負(fù)載視頻采集傳輸系統(tǒng)的設(shè)備，在影視拍攝、新聞采訪、現(xiàn)場取證、空中巡邏等場合具有廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中，高精度的定位數(shù)據(jù)參與姿態(tài)解算，對于無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性，可靠性有非常重要的作用，可以實(shí)現(xiàn)高精度定位的無人機(jī)本身飛行更為穩(wěn)定可靠，另外高精度的定位數(shù)據(jù)對載荷或者應(yīng)用也有很重要的作用，例如航測用途，確定拍照點(diǎn)的坐標(biāo)，再如火點(diǎn)定位功能，配合光電吊艙實(shí)現(xiàn)高精度測距。所以，可高精度定位定向無人機(jī)裝置可提高無人機(jī)本身可靠性，也可以擴(kuò)展無人機(jī)應(yīng)用的場景。

但是，傳統(tǒng)方式無人機(jī)定位采用單模GNSS系統(tǒng)，天線一般為單模天線，這種單模單天線的定位方式相對來說精度較差，通常情況下定位精度為2.5m。這種定位方式很難提供高精度的定位數(shù)據(jù)，因此難以滿足用戶的各種使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為此，本發(fā)明的目的在于提供一種無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)及方法，以 提高無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程的定位精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用如下技術(shù)方案：

一種無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)，包括：

地面控制端，所述地面控制端安裝有第一定位模塊和第一定位天線，所述第一定位模塊與第一定位天線連接，所述第一定位天線用于接收來自衛(wèi)星的定位信號并發(fā)送給第一定位模塊；所述第一定位模塊用于根據(jù)來自衛(wèi)星的定位信號解析自身坐標(biāo)，并輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器；

飛行器，與所述地面控制端連接，所述飛行器上安裝有第二定位模塊和第二定位天線，所述第二定位模塊與第二定位天線連接，所述第二定位天線用于接收來自衛(wèi)星的定位信號并發(fā)送給第二定位模塊；所述第二定位模塊用于根據(jù)來自第二定位天線的定位信號和來自第一定位模塊的校正數(shù)據(jù)信號對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端。

進(jìn)一步地，所述地面控制端上安裝的第一定位天線為一個(gè)或兩個(gè)；所述飛行器上安裝的第二定位天線為一個(gè)或兩個(gè)。

進(jìn)一步地，所述第一定位模塊、第二定位模塊為GNSS定位模組；第一定位天線、第二定位天線為GNSS天線。

進(jìn)一步地，所述地面控制端通過有線或者無線連接的方式將校正數(shù)據(jù)信號發(fā)送到飛行器。

進(jìn)一步地，所述地面控制端通過3G\4G\通用電臺(tái)的方式將校正數(shù)據(jù)信號發(fā)送到飛行器。

進(jìn)一步地，所述定位信號包括測距碼信號、導(dǎo)航電文信號和載波信號。

另外，本發(fā)明還提供了一種無人機(jī)高精度定位方法，包括：

地面控制端與飛行器同步獲取來自衛(wèi)星的定位信號；

地面控制端根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器；

飛行器根據(jù)獲取的定位信號和校正數(shù)據(jù)信號對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端。

進(jìn)一步地，所述地面控制端通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向；

或者地面控制端通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向；

所述飛行器通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向；

或者飛行器通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊計(jì)算自身實(shí)時(shí)位置的坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向。

進(jìn)一步地，所述地面控制端根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并通過有線或者3G\4G\通用電臺(tái)的方式輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器。

進(jìn)一步地，所述飛行器將通過有線或者3G\4G\通用電臺(tái)的方式獲取來自地面控制端的校正數(shù)據(jù)信號和通過GNSS天線獲取的衛(wèi)星定位信號進(jìn)行結(jié)合計(jì)算，對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端。

本發(fā)明通過地面控制端與飛行器同步接收衛(wèi)星定位信號，解析當(dāng)前位置坐標(biāo)，并通過地面控制端發(fā)送GNSS校正信息給飛行器，通過飛行器對 接收到的衛(wèi)星定位信號和校正信息進(jìn)行結(jié)合，以輸出高精度的定位信息提供給飛行控制機(jī)構(gòu)，參與坐標(biāo)解算及姿態(tài)解算，從而實(shí)現(xiàn)高精度定位。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)的原理框圖；

圖2為本發(fā)明無人機(jī)高精度定位方法的流程示意圖。

圖中標(biāo)識說明：飛行器100、GNSS模組101、GNSS天線102、地面控制端200、GNSS模組201、GNSS天線202。

具體實(shí)施方式：

為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

請參見圖1所示，圖1為本發(fā)明無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)的原理框圖。本發(fā)明提供了一種無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)，其主要包括有飛行器100和地面控制端200。

其中飛行器100與地面控制端200之間可以通過有線或者無線的方式連接。有線方式用于系留模式的無人機(jī)系統(tǒng)，無線方式用于自由飛行的無人機(jī)系統(tǒng)。

地面控制端200上安裝有第一定位模塊和第一定位天線，所述第一定位模塊與第一定位天線連接，所述第一定位天線用于接收來自衛(wèi)星的定位信號并發(fā)送給第一定位模塊；所述第一定位模塊用于根據(jù)來自衛(wèi)星的定位信號解析自身坐標(biāo)，并輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器。

需要說明的是，地面控制端會(huì)根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并通過有線或者3G\4G\通用電臺(tái)的方式輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器。如果飛 行器100為系留模式的無人機(jī)系統(tǒng)，則直接通過有線的方式輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器；如果飛行器100為無線方式用于自由飛行的無人機(jī)系統(tǒng)，則需要通過3G\4G\通用電臺(tái)等天線的方式輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器。此處的3G\4G\通用電臺(tái)等天線與第一定位天線互相獨(dú)立。

地面控制端上安裝的第一定位天線為一個(gè)或兩個(gè)；如果第一定位天線為一個(gè)，則地面控制端通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向。如果第一定位天線為兩個(gè)，則地面控制端通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向。需要說明的是，采用兩個(gè)定位天線除了可以實(shí)現(xiàn)高精度定位外，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)定向功能，即確定飛行器相對真北方向的航向。而為保證獲得高精度航向，兩個(gè)GNSS天線之間也需要保持一定的基線長度，基線長度確定了定向的精度。

此處的第一定位模塊為GNSS模組201，第一定位天線為GNSS天線202，且GNSS模組201與GNSS天線202連接。

GNSS天線202安裝在地面控制端上的上方，以保證能夠捕獲高質(zhì)量的定位信號，同時(shí)地面控制端的結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有通訊機(jī)構(gòu)(TCP/IP、NTRIP有線連接或者3G\4G\通用電臺(tái)天線)，以發(fā)送校正數(shù)據(jù)給飛行器，完成精確定位功能。

飛行器100包括飛行器控制端、第二定位模塊和第二定位天線，其中飛行器控制端、第二定位模塊內(nèi)置于飛行器100中，第二定位天線安裝在飛行器100的最上端。

第二定位模塊與第二定位天線連接，第二定位天線用于接收來自衛(wèi)星的定位信號并發(fā)送給第二定位模塊；第二定位模塊用于根據(jù)來自第二定位天線的定位信號和來自第一定位模塊的校正數(shù)據(jù)信號對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端，飛行器控制端根據(jù)校正坐標(biāo)控制飛行器飛行。

其中第二定位模塊為GNSS模組101，第二定位天線為GNSS天線102，為GNSS模組101與GNSS天線102連接。

飛行器上安裝的第二定位天線為一個(gè)或兩個(gè)，如果是一個(gè)，則飛行器通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向；如果是兩個(gè)，則飛行器通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊計(jì)算自身實(shí)時(shí)位置的坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向。需要說明的是，采用兩個(gè)定位天線除了可以實(shí)現(xiàn)高精度定位外，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)定向功能，即確定飛行器相對真北方向的航向。而為保證獲得高精度航向，兩個(gè)GNSS天線之間也需要保持一定的基線長度，基線長度確定了定向的精度。

以上是對本發(fā)明無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)的說明，下面將結(jié)合附圖2對本發(fā)明無人機(jī)高精度定位方法做進(jìn)一步的描述。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明無人機(jī)高精度定位方法的流程示意圖。本發(fā)明還提供了一種無人機(jī)高精度定位方法，其包括有如下步驟：

S1、地面控制端與飛行器同步獲取來自衛(wèi)星的定位信號；

由于地面控制端與飛行器上都安裝有GNSS天線和GNSS定位模組，通過GNSS天線可以同步獲取來自衛(wèi)星的定位信號。

如果地面控制端與飛行器上都只安裝有一個(gè)GNSS天線，則通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號，此時(shí)只能推算運(yùn)動(dòng)方向。

如果地面控制端與飛行器上都安裝有兩個(gè)GNSS天線，則通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號，此時(shí)可以實(shí)時(shí)確定運(yùn)動(dòng)方向。

S2、地面控制端根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器；

地面控制端通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向；或者地面控制端通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向。

飛行器通過一個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊解析自身坐標(biāo)，然后根據(jù)歷史運(yùn)動(dòng)軌跡推算運(yùn)動(dòng)方向；或者飛行器通過兩個(gè)GNSS天線獲取衛(wèi)星定位信號并通過GNSS定位模塊計(jì)算自身實(shí)時(shí)位置的坐標(biāo)并根據(jù)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)確定運(yùn)動(dòng)方向。

飛行器100與地面控制端200之間可以通過有線或者無線的方式連接。有線方式用于系留模式的無人機(jī)系統(tǒng)，無線方式用于自由飛行的無人機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)飛行器100與地面控制端200之間有線連接時(shí)，此時(shí)地面控制端根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并通過有線輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器。而當(dāng)飛行器100與地面控制端200之間無線連接時(shí)，此時(shí)地面控制端根據(jù)獲取的定位信號解析自身坐標(biāo)，并通過3G\4G\通用電臺(tái)的方式輸出校正數(shù)據(jù)信號到飛行器

S3、飛行器根據(jù)獲取的定位信號和校正數(shù)據(jù)信號對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位 校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端。

飛行器將通過有線或者3G\4G\通用電臺(tái)的方式獲取來自地面控制端的校正數(shù)據(jù)信號和通過GNSS天線獲取的衛(wèi)星定位信號進(jìn)行結(jié)合計(jì)算，對自身坐標(biāo)進(jìn)行定位校正，并輸出定位校正后的坐標(biāo)到飛行器控制端或者裝載在飛行器上的第三設(shè)備(如攝像機(jī)等)。

飛行器控制端獲取到校正后的坐標(biāo)后，會(huì)對應(yīng)調(diào)整飛行器的飛行狀態(tài)，保持飛行的穩(wěn)定性。

本發(fā)明通過地空結(jié)合的方式，地面控制端發(fā)送GNSS校正信息給飛行器，飛行器的機(jī)載GNSS模組結(jié)合接收到的地面校正信息，輸出高精度的定位信息提供給飛行控制機(jī)構(gòu)，參與坐標(biāo)解算及姿態(tài)解算，從而實(shí)現(xiàn)高精度定位。

以上是對本發(fā)明所提供的一種無人機(jī)高精度定位系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。