CN108061906A - 一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统及其方法,包括：无人机、GNSS接收机和地面站；所述的地面站包括数据链路地面终端；所述的GNSS接收机包括：差分数据生成模块、存储模块、数据处理模块；所述无人机可接收差分数据和上行链路信号；以及向GNSS接收机发送基于下行链路信号。本发明基于该GNSS接收机可以实现上述数据传输过程，可以实现通过GNSS接收机转发地面站软件发送的基于MavLink协议的数据包到无人机，可以实现转发无人机发送的基于MavLink协议的数据包到地面站软件，该GNSS接收机可以自主向无人机发送基于MavLink协议的高质量差分数据数据包；并可以实现数据包发送与接收顺序的自动协商。

Description

一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统及其 方法
技术领域
本发明涉及测绘领域，具体涉及一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统及其方法。
背景技术
现有的GNSS接收机存在的问题：1.测绘用高精度GNSS接收机不支持差分数据直接通过MavLink协议进行传输，需要使用单独的硬件设备对数据进行协议转换，再使用电台进行发送；2.测绘用高精度GNSS接收机内置或外置电台只能单独发送基于MavLink协议的差分数据，不支持同时收发用于控制无人机的地面站软件与无人机之间的交互数据；3.一般低精度的支持MavLink协议的GNSS接收机不能产生应用于无人机自动导航驾驶的高质量差分数据，并且不支持同时收发用于控制无人机的地面站软件与无人机之间的交互数据。
由于上述原因，导致现有的无人机自动导航的定位精度和导航精度较低，不能够完全满足行业应用需求，并且相关装置结构设计复杂，应用和维护成本较高，差分数据实时性和数据质量较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种支持MavLink协议的GNSS接收机设计方案，可以用于各类支持MavLink协议的无人机，为其提供高质量的差分数据，并且可以兼容无人机地面站软件与无人机之间数据的交互传输。从而在一定程度上解决无人机定位导航精度较低的问题，满足对精度需求较高的行业应用。
为达到上述目的，提供一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统，包括：无人机、GNSS接收机和地面站；
所述的地面站包括数据链路地面终端，用于发送基于MavLink协议的上行链路信号以及接收基于MavLink协议的下行链路信号；
所述的GNSS接收机包括：
差分数据生成模块，用于接收并输出高质量的差分数据；
存储模块，用于接收和缓存基于MavLink协议的链路信号，所述链路信号由地面站发送的上行链路信号以及由无人机发送的下行链路信号；
数据处理模块，用于将差分数据按照MavLink协议与链路信号进行打包，并发送至无人机；
所述无人机可接收由GNSS接收机传送的打包有基于MavLink协议的差分数据和上行链路信号的数据；以及向GNSS接收机发送基于MavLink协议的下行链路信号。
所述的上行链路信号包括遥控数据。
所述的地面站与GNSS接收机可通过有线或无线数据与GNSS接收器建立基于MavLink协议的数据链路。
所述GNSS接收机可对无人机地面站发送的基于MavLink协议的数据包进行数据解析。
数据包即上行链路信号的数据包。
优选的，GNSS接收机的数据处理模块解析上行链路信号的不同字段，并且对上行链路信号的不同字段划分收发优先级，并将其送入数据收发队列。
上行链路信号中的不同字段包括数据包序号、系统ID、设备ID、消息ID。
优选的，GNSS接收机内包括发送模块，用于将数据收发队列内的信息发送至无人机。
发送模块可为内置的电台、wifi、4G等无线链路。
所述GNSS接收机的差分数据生成模块中差分数据的生成是由高精度板接收GPS、GLONASS、Galileo、BDS等卫星信号所采集的。
所述的差分数据按照优先级送入收发队列。
差分数据经打包处理后，可携带MavLink协议，并可协同遥控数据一同发送至无人机。
GNSS接收机的电台、wifi、4G等通讯模块可以通过无线数据链路接收无人机回复的基于MavLink协议的下行链路数据信息，并对下行链路数据信息进行解析，对其中的不同字段进行解析，将无人机与地面站之间的数据交互，通过有线或无线链路发送到无人机地面站。
基于该GNSS接收机可以实现上述数据传输过程，可以实现通过GNSS接收机转发地面站软件发送的基于MavLink协议的数据包到无人机，可以实现转发无人机发送的基于MavLink协议的数据包到地面站软件，该GNSS接收机可以自主向无人机发送基于MavLink协议的高质量差分数据数据包；并可以实现数据包发送与接收顺序的自动协商。
本发明的另一方面提供一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法,包括:地面站与GNSS接收机建立基于MavLink协议的数据存储转发链路；GNSS接收机与无人机建立基于MavLink协议的数据存储转发链路；GNSS接收机中生成的差分数据与地面站传送的基于MavLink协议的上行链路数据进行打包后与无人机进行交互。
优选的，GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、有线网络、USB数据线或2g/3g/4g移动数据网络与地面站建立存储转发链路。
优选的，GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、2g/3g/4g移动网络与无人机建立数据存储转发链路。
优选的，GNSS接受装置对上行链路信息进行数据解析并进行优先级排序，将生成的差分数据与数据信息进行存储转发至无人机。
优选的，包括以下过程：
A)地面站可通过有线或无线数据链路与GNSS接收站建立基于MavLink协议的数据链路，并传输由地面站发送的遥控数据包；
B)GNSS接收机对地面站发送的基于MavLink协议的数据进行数据包解析；
C)GNSS接收机根据MavLink协议的数据包中不同字段划分数据包收发的优先级，并将数据包送入数据收发队列，GNSS生成差分数据，并将所述差分数据按照MavLink协议进行数据打包并按照优先级融入数据收发队列，等待发送至无人机；
D)GNSS接收机通过数据链路接收无人机回复的基于MavLink协议的数据包，并对数据保重不同字段含义进行解析，并传送至地面站。
优选的，GNSS接收机可通过测绘用高精度板卡接收卫星信号，并输出高质量的差分数据。
本发明的GNSS接收机能够实现对基于MavLink协议数据包进行数据解析、存储转发、优先级排序。数据包包含差分数据等类型的数据。GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、有线网络、usb数据线、2g/3g/4g移动数据网络与无人机地面站软件建立基于MavLink协议的数据存储转发链路，GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、2g/3g/4g移动数据网络与无人机建立基于MavLink协议的数据存储转发链路，实现高效转发无人机地面站软件与无人机之间的基于MavLink协议的控制、监测数据包。GNSS接收机通过上述所述的数据链路向无人机发送基于MavLink协议的高质量差分数据数据包。
本发明实现了通过GNSS接收机存储、转发无人机地面站软件和无人机之间的基于MavLink协议的各类数据包，实现无人机地面站软件对无人机的实时遥控和监测，并且GNSS接收机可以向无人机发送基于MavLink协议的高质量的差分数据数据包。本专利大大降低了原有设备的复杂度，降低使用与维护成本，提高了地面软件和无人机之间数据包转发的时效性。有效降低了基于MavLink协议的差分数据的传输延时，并且可以为无人机自动导航驾驶装置提供高质量的差分数据。本专利可以大大提高传统测绘用GNSS接收机的应用范围，开拓更加广阔的市场空间，提升产品附加值。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为本发明GNSS接收机实现数据传输过程的示意图。
具体实施方式
术语解释:
MavLink：微型空中飞行器链路通讯协议(Micro Air Vehicle Link)是无人飞行器与地面站之间通讯，以及无人飞行器之间通讯最常用的协议。
现有的GNSS接收机存在不能产生应用于无人机自动导航驾驶的高质量差分数据且不支持同时收发用于控制无人机的地面站软件与无人机之间的交互数据。导致上述问题的原因：1.高精度的测绘用GNSS接收机一般只应用于传统的测绘行业，没有涉及无人机自动导航方面的应用；2.无人机自动导航领域应用的GNSS接收机，在定位精度、差分数据质量等方面远不及测绘用GNSS接收机；3.无人机自动导航领域的基于RTK技术的卫星定位服务参考站技术尚不完善。本发明提出了一种支持MavLink协议的
GNSS接收机设计方案，可以用于各类支持MavLink协议的无人机，为其提供高质量的差分数据，并且可以兼容无人机地面站软件与无人机之间数据的交互传输。从而在一定程度上解决无人机定位导航精度较低的问题，满足对精度需求较高的行业应用。
本发明提供一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统，包括：无人机3、GNSS接收机2和地面站1。
地面站1包括数据链路地面终端，用于发送基于MavLink协议的上行链路信号以及接收基于MavLink协议的下行链路信号。所述的上行链路信号包括遥控数据。
GNSS接收机2包括：差分数据生成模块、存储模块、数据处理模块和发送模块。差分数据生成模块，用于接收并输出高质量的差分数据；存储模块，用于接收和缓存基于MavLink协议的链路信号，所述链路信号由地面站发送的上行链路信号以及由无人机发送的下行链路信号；数据处理模块，用于将差分数据按照MavLink协议与链路信号进行打包，并发送至无人机；发送模块，用于将数据收发队列内的信息发送至无人机。发送模块可为内置的电台、wifi、4G等无线链路。
无人机3可接收由GNSS接收机传送的打包有基于MavLink协议的差分数据和上行链路信号的数据；以及向GNSS接收机发送基于MavLink协议的下行链路信号。
地面站1与GNSS接收机2可通过有线或无线数据与GNSS接收器建立基于MavLink协议的数据链路。
GNSS接收机2可对无人机地面站1发送的基于MavLink协议的数据包进行数据解析。解析上行链路信号的不同字段包括数据包序号、系统ID、设备ID、消息ID。并且对上行链路信号的不同字段划分收发优先级，并将其送入数据收发队列。GNSS接收机2内包括所述GNSS接收机的差分数据生成模块中差分数据的生成是由高精度板接收GPS、GLONASS、Galileo、BDS等卫星信号所采集的。差分数据按照优先级送入收发队列。差分数据经打包处理后，可携带MavLink协议，并可协同遥控数据一同发送至无人机3。
GNSS接收机2的电台、wifi、4G等通讯模块可以通过无线数据链路接收无人机回复的基于MavLink协议的下行链路数据信息，并对下行链路数据信息进行解析，对其中的不同字段进行解析，将无人机3与地面站1之间的数据交互，通过有线或无线链路发送到无人机地面站1。
基于该GNSS接收机2可以实现上述数据传输过程，可以实现通过GNSS接收机2转发地面站软件发送的基于MavLink协议的数据包到无人机，可以实现转发无人机发送的基于MavLink协议的数据包到地面站软件，该GNSS接收机可以自主向无人机发送基于MavLink协议的高质量差分数据数据包；并可以实现数据包发送与接收顺序的自动协商。
本发明描述的GNSS接收机可以实现上图所示的数据传输过程：
a)安装了无人机地面站软件的设备，可以通过有线或无线数据链路与该GNSS接收机建立基于MavLink协议的数据链路，并传输由无人机地面站软件发送的遥控数据；
b)该GNSS接收机可以对无人机地面站软件发送的基于MavLink协议的数据包进行数据解析；
c)GNSS接收机根据基于MavLink协议的数据包中不同字段(数据包序号、系统ID、设备ID、消息ID)的含义，划分数据包收发的优先级，并将数据包送入数据收发队列，等待通过GNSS接收机的电台、wifi、4G等无线链路发送到无人机；
d)在c中描述的过程进行的同时，GNSS接收机可以通过测绘用高精度板卡接收GPS、GLONASS、Galileo、BDS等卫星信号，并输出高质量的差分数据；
e)GNSS接收机可以将上述差分数据按照MavLink协议进行数据打包，并按照优先级送入c中所述的数据收发队列，等待通过GNSS接收机内置的电台、wifi、4G等无线设备，将基于MavLink协议的数据包发送到无人机；
f)GNSS接收机的电台、wifi、4G等设备可以通过无线数据链路接收无人机回复的基于MavLink协议的数据包，并对数据包中不同字段(数据包序号、系统ID、设备ID、消息ID)的含义进行解析，将无人机与地面站软件之间的交互数据，通过有线或者无线数据链路发送到安装了无人机地面站软件的设备；
应当理解的是，以上所述，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统，其特征在于，包括：无人机、GNSS接收机和地面站；
所述的地面站包括数据链路地面终端，用于发送基于MavLink协议的上行链路信号以及接收基于MavLink协议的下行链路信号；
所述的GNSS接收机包括：
差分数据生成模块，用于接收并输出高质量的差分数据；
存储模块，用于接收和缓存基于MavLink协议的链路信号，所述链路信号由地面站发送的上行链路信号以及由无人机发送的下行链路信号；
数据处理模块，用于将差分数据按照MavLink协议与链路信号进行打包，并发送至无人机；
所述无人机可接收由GNSS接收机传送的打包有基于MavLink协议的差分数据和上行链路信号的数据；以及向GNSS接收机发送基于MavLink协议的下行链路信号。
2.根据权利要求1所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统，其特征在于，GNSS接收机的数据处理模块解析上行链路信号的不同字段，并且对上行链路信号的不同字段划分收发优先级，并将其送入数据收发队列。
3.根据权利要求2所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘系统，其特征在于，GNSS接收机内包括发送模块，用于将数据收发队列内的信息发送至无人机。
4.一种包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法,其特征在于,包括:地面站与GNSS接收机建立基于MavLink协议的数据存储转发链路；GNSS接收机与无人机建立基于MavLink协议的数据存储转发链路；GNSS接收机中生成的差分数据与地面站传送的基于MavLink协议的上行链路数据进行打包后与无人机进行交互。
5.根据权利要求4所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法，其特征在于，GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、有线网络、USB数据线或2g/3g/4g移动数据网络与地面站建立存储转发链路。
6.根据权利要求4所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法，其特征在于，GNSS接收机通过电台、蓝牙、wifi、2g/3g/4g移动网络与无人机建立数据存储转发链路。
7.根据权利要求4所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法，其特征在于，GNSS接受装置对上行链路信息进行数据解析并进行优先级排序，将生成的差分数据与数据信息进行存储转发至无人机。
8.根据权利要求4至7任一所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法，其特征在于，包括以下过程：
A)地面站可通过有线或无线数据链路与GNSS接收站建立基于MavLink协议的数据链路，并传输由地面站发送的遥控数据包；
B)GNSS接收机对地面站发送的基于MavLink协议的数据进行数据包解析；
C)GNSS接收机根据MavLink协议的数据包中不同字段划分数据包收发的优先级，并将数据包送入数据收发队列，GNSS生成差分数据，并将所述差分数据按照MavLink协议进行数据打包并按照优先级融入数据收发队列，等待发送至无人机；
D)GNSS接收机通过数据链路接收无人机回复的基于MavLink协议的数据包，并对数据保重不同字段含义进行解析，并传送至地面站。
9.根据权利要求8所述的包含支持MavLink协议的GNSS接收机的测绘方法，其特征在于，GNSS接收机可通过测绘用高精度板卡接收卫星信号，并输出高质量的差分数据。
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