CN105933866B - 一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法 - Google Patents

一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，使无人机在新部署机场尚未展开或需要在临时选定的跑道进行紧急降落时，对跑道航向及中心坐标点完成快速标定。本发明无需专业人员进行操作及对后续数据进行处理，便可快速获得跑道航道及中心坐标，指引无人机的高效起降。

Description

一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法
技术领域
本发明涉及一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，用于无人机快速部署及紧急备降，属于航空无人机领域。
背景技术
无人机飞行前需要对跑道进行标定，获取跑道经纬度及航向信息。跑道标定过程通常使用机载差分GPS进行，标定时需要人将无人机由跑道一端推到另一端进行采样，然后通过计算工具进行解算。这种方式不易操作，且必须利用无人机本身对跑道进行标定，在无人机在新部署机场尚未展开或需要在临时选定的跑道进行紧急降落时则无法进行跑道标定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足，提出一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，使无人机在新部署机场尚未展开或需要在临时选定的跑道进行紧急降落时，对跑道航向及中心坐标点完成快速标定。
本发明的技术解决方案：
一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，具体步骤为：
(1)将基站放置于跑道中心2km范围内任意点处；
(2)对基站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(3)基站对自身进行多次静态坐标点采集，从而获得其经度、纬度、海拔高度值的静态坐标点；
(4)在基站获得静态坐标点后，生成差分码并通过UHF电台发送至移动站以提高其定位精度；
(5)在跑道中线上顺序选取四个点，包括跑道起点、终点及中线上任意两点；
(6)对移动站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(7)将移动站依次放置于所选取的四个点上，对坐标点进行多次采集并对所采集数据进行均值处理，分别获取四个点的经度、纬度、海拔高度数值，进而获得无人机跑道航向及中心坐标。
步骤(3)中基站对自身进行多次静态坐标点采集的采集频率不低于5秒。
步骤(3)中基站对自身进行多次静态坐标点采集的采集时间不低于5分钟。
差分码并通过UHF电台发送至移动站持续到跑道标定过程结束。
差分码并通过UHF电台发送至移动站持续到跑道标定过程结束，发送频率不低于5秒。
步骤(7)中对坐标点进行多次采集并对所采集数据进行均值处理的方法为：
设其中任意一点最终位置坐标为P(latitude,longitude)，采集过程中第n次所采集坐标为PGn(latn,longn)，共采集T次，则有：
根据数据采集结果，利用最小二乘法拟合跑道中线，方法为：
设跑道上所选取采样点分别为A、B、C、D点，其坐标分别为P1(latitude1,longitude1)、P2(latitude2,longitude2)、P3(latitude3,longitude3)、P4(latitude4,longitude4)，拟合直线斜率为k，截距为d，则有：
可得出拟合跑道中线直线方程：
latitude＝k·longitude+d。
根据拟合跑道中线直线方程确定跑道航向角：
选取拟跑道上起点与终点，设起点为PS(latitudeS,longitudeS)，终点为PE(latitudeE,longitudeE)，航向角为azimuth，令：
则有：
根据拟合跑道中线直线方程计算跑道中心点坐标：
设跑道中点为PC(latitudeC,longitudeC)，则有：
本发明的有益效果：
现有技术一方面利用人力在跑道的全程上推动无人机，利用机载的GPS对跑道全程进行经度、纬度、海拔高度数值采集；现有技术另一方面利用测绘设备获取跑道若干点的经度、纬度、海拔高度数值坐标，利用人工进行解算，对人员专业素养要求较高。本发明无需专业人员进行操作及对后续数据进行处理，便可快速获得跑道航道及中心坐标，指引无人机的高效起降。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明实施例的数据采集点位置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，具体步骤为：
(1)将基站放置于跑道中心2km范围内任意点处；
(2)对基站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(3)基站对自身进行多次静态坐标点采集，采集频率越高、采集时间越长，所获得静态坐标点精度越高，采集频率不低于5秒，采集时间不低于5分钟，从而获得其经度、纬度、海拔高度值的静态坐标点；
(4)在基站获得静态坐标点后，生成差分码并通过UHF电台发送至移动站以提高其定位精度，发送频率不低于5秒，差分码并通过UHF电台发送至移动站持续到跑道标定过程结束；
(5)在跑道中线上顺序选取四个点，包括跑道起点、终点及中线上任意两点；
(6)对移动站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(7)将移动站依次放置于所选取的四个点上，对坐标点进行多次采集并对所采集数据进行均值处理，分别获取四个点的经度、纬度、海拔高度数值，进而获得无人机跑道航向及中心坐标。
对所采集数据进行均值处理的方法为：
设其中任意一点最终位置坐标为P(latitude,longitude)，采集过程中第n次所采集坐标为PGn(latn,longn)，共采集T次，则有：
根据数据采集结果，利用最小二乘法拟合跑道中线，方法为：
设跑道上所选取采样点分别为A、B、C、D点，其坐标分别为P1(latitude1,longitude1)、P2(latitude2,longitude2)、P3(latitude3,longitude3)、P4(latitude4,longitude4)，拟合直线斜率为k，截距为d，则有：
可得出拟合跑道中线直线方程：
latitude＝k·longitude+d。
根据拟合跑道中线直线方程确定跑道航向角：
选取拟跑道上起点与终点，设起点为PS(latitudeS,longitudeS)，终点为PE(latitudeE,longitudeE)，航向角为azimuth，令：
则有：
根据拟合跑道中线直线方程计算跑道中心点坐标：
设跑道中点为PC(latitudeC,longitudeC)，则有：
实施例
(1)将基站放置于跑道中心2km范围内任意点处；
(2)对基站进行初始化设置，配置串口通讯参数，波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验；
(3)设置基站对自身进行900次静态坐标点采集，从而获得经度、纬度、海拔高度数值；
(4)在基站获得静态坐标点后可生成差分码以每5秒一次的频率通过UHF电台发送至移动站；
(5)在跑道中线上顺序选取四个点，包括跑道起点、终点及中线上任意两点，如图2所示。
(6)对移动站站进行初始化设置，配置串口通讯参数，波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验；
(7)把移动站依次放置于所选取的四个点上进行数据采集，每点采集900次并进行均值处理。
设点1最终位置坐标为P1(latitude1,longitude1)，采集过程中第n次所采集坐标为PGn(latn,longn)，则有：
点2、3、4计算方法同上。
根据数据采集结果，利用最小二乘法拟合跑道中线
设A、B、C、D点坐标分别为P1(latitude1,longitude1)、P2(latitude2,longitude2)、P3(latitude3,longitude3)、P4(latitude4,longitude4)，拟合直线斜率为k，截距为d，则有：
可得出拟合直线方程：
latitude＝k·longitude+d
根据所拟合直线方程确定跑道航向角
选取拟跑道上起点与终点，设起点为PS(latitudeS,longitudeS)，终点为PE(latitudeE,longitudeE)，航向角为azimuth，令：
则有：
根据步骤所拟合直线方程计算跑道中心点坐标
设跑道中点为PC(latitudeC,longitudeC)，则有：
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

Claims (5)

1.一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将基站放置于跑道中心2km范围内任意点处；
(2)对基站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(3)基站对自身进行多次静态坐标点采集，从而获得其经度、纬度、海拔高度值的静态坐标点；
(4)在基站获得静态坐标点后，生成差分码并通过UHF电台发送至移动站以提高其定位精度；
(5)在跑道中线上顺序选取四个点，包括跑道起点、终点及中线上任意两点；
(6)对移动站进行初始化设置，配置串口通讯参数，包括：波特率、串口号、校验位、停止位；
(7)将移动站依次放置于所选取的四个点上，对坐标点进行多次采集并对所采集数据进行均值处理，分别获取四个点的经度、纬度、海拔高度数值，进而获得无人机跑道航向及中心坐标；
对坐标点进行多次采集并对所采集数据进行均值处理的方法为：
设其中任意一点最终位置坐标为P(latitude,longitude)，采集过程中第n次所采集坐标为PGn(latn,longn)，共采集T次，则有：
根据数据采集结果，利用最小二乘法拟合跑道中线，方法为：
设跑道上所选取采样点分别为A、B、C、D点，其坐标分别为P1(latitude1,longitude1)、P2(latitude2,longitude2)、P3(latitude3,longitude3)、P4(latitude4,longitude4)，拟合直线斜率为k，截距为d，则有：
可得出拟合跑道中线直线方程：
latitude＝k·longitude+d；
根据拟合跑道中线直线方程确定跑道航向角：
选取拟跑道上起点与终点，设起点为PS(latitudeS,longitudeS)，终点为PE(latitudeE,longitudeE)，航向角为azimuth，令：
则有：
根据拟合跑道中线直线方程计算跑道中心点坐标：
设跑道中点为PC(latitudeC,longitudeC)，则有：
2.根据权利要求1所述的一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，其特征在于：步骤(3)中基站对自身进行多次静态坐标点采集的采集频率不低于5秒。
3.根据权利要求1所述的一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，其特征在于：步骤(3)中基站对自身进行多次静态坐标点采集的采集时间不低于5分钟。
4.根据权利要求1所述的一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，其特征在于：差分码并通过UHF电台发送至移动站持续到跑道标定过程结束。
5.根据权利要求4所述的一种无人机跑道航向及中心坐标标定方法，其特征在于：差分码并通过UHF电台发送至移动站持续到跑道标定过程结束，发送频率不低于5秒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106792716B (zh) * 2016-12-14 2019-12-27 北京邮电大学 一种应灾无人机基站的控制方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102636799A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国航天空气动力技术研究院 一种确定无人机野外应急跑道的方法
CN102636796A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国航天空气动力技术研究院 一种确定无人机机场跑道的系统及方法
US8289155B1 (en) * 2010-06-30 2012-10-16 Keith Charles E Transporting material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8289155B1 (en) * 2010-06-30 2012-10-16 Keith Charles E Transporting material
CN102636799A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国航天空气动力技术研究院 一种确定无人机野外应急跑道的方法
CN102636796A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 中国航天空气动力技术研究院 一种确定无人机机场跑道的系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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基于差分GPS的飞机起飞着陆性能试飞;冯茂霖等;《探索创新交流-中国航空学会青年科技论坛文集》;20040731;第111-115页 *

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