CN108803653A - 基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统，所述方法包括：教学设备接收无人机发出的实际位置信息；所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出；将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。通过差分定位提高了无人机的定位精度，给教官提供更为准确的考核数据，使教学和考试结果更客观。

Description

基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统

技术领域

本发明涉及无人机教学与考试领域，具体涉及一种基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统。

背景技术

现有无人机教学与考试系统，主要以人为主观判断为主，无法使无人机教学与考试更为客观。尤其是在无人机考试中，因为无法获取无人机的精确位置信息，考官只能根据个人判断对考生操控的精准度进行评测，没有准确的判定考核系统作为标准，使考试结果无法按找等级区分。

图1是现有无人机教学流程图，整个教学过程都是老师授课后，学生进行实践操作，整个实践流程是没有可靠的监管流程，无人机在超视距飞行中是没有精确可靠的数据支撑。所以，在教学和考试过程中都是凭借老师的经验对学生进行教学和打分的，主观性太强。

因此，现有技术有待改进和提高。

发明内容

本发明旨在提供一种基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统，通过差分定位提高了无人机的定位精度，给教官提供更为准确的考核数据。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，包括如下步骤：

教学设备接收无人机发出的实际位置信息；所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出；

教学设备将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其中，所述教学设备将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果的步骤，具体包括：所述教学设备对地面接收机接收的所述实际位置信息与环境数据进行处理，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计；所述环境数据包括速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其中，还包括步骤：所述教学设备存储所述实施评分的分数和所述最终结果，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其中，还包括步骤：所述教学设备控制无人机的飞行状态，优先级比无人机配套的飞行控制器高。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种基于差分定位技术的无人机控制方法，包括如下步骤：

接收飞行控制器发出的控制指令，所述控制指令用于无人机飞行状态的控制；根据接收的所述控制指令控制无人机的马达，以执行所述控制指令；

接收地面差分站发出的差分修正量，接收卫星发出的定位信号以得到自身的位置信息，利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息发送给教学设备和/或飞行控制器；

检测无人机的环境数据，将环境数据发送给教学设备和/或飞行控制器；所述环境数据包括风速数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。

根据本申请的第三方面，本申请提供了一种基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，包括：

教学设备，用于接收无人机发出的实际位置信息，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果；

其中，所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其中，所述教学设备包括：

地面接收机，用于通过无线通信与无人机进行数据交互；

处理器，用于对地面接收机接收的所述实际位置信息与环境数据进行处理，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计；所述环境数据包括速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种；

显示器，用于显示所述实施评分的分数和所述最终结果。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其中，所述教学设备还包括服务器，所述服务器用于存储所述实施评分的分数和所述最终结果，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。

所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其中，所述教学设备还包括备用控制器，所述备用控制器用于控制无人机的飞行状态，优先级比无人机配套的飞行控制器高。

根据本申请的第四方面，本申请提供了一种基于差分定位技术的无人机，包括：

机载差分定位模块，用于接收地面差分站发出的差分修正量，接收卫星发出的定位信号以得到自身的位置信息，利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息输出给机载无线通信模块；

环境监控模块，用于检测无人机的环境数据，将环境数据输出给机载无线通信模块；所述环境数据包括风速数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种；

机载无线通信模块，用于接收飞行控制器发出的控制指令，将所述控制指令输出给飞控模块，所述控制指令用于无人机飞行状态的控制；接收所述实际位置信息与环境数据，将所述实际位置信息与环境数据发送给教学设备和/或飞行控制器；

飞控模块，用于根据接收的所述控制指令控制无人机的马达，以执行所述控制指令。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种基于差分定位的无人机、控制方法、教学考试方法和系统，所述方法包括：教学设备接收无人机发出的实际位置信息；所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出；将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。通过差分定位提高了无人机的定位精度，给教官提供更为准确的考核数据，使教学和考试结果更客观。

附图说明

图1为现有的无人机教学流程图；

图2为本发明提供的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统的结构框图；

图3为本发明提供的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

如图2所示，本发明提供的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，包括：教学设备10、飞行控制器20、至少一台无人机30和地面差分站40。所述飞行控制器、教学设备10与无人机无线通信连接，所述地面差分站40与无人机30无线通信连接。

所述飞行控制器20为无人机操作人员的控制器，用于与无人机30无线通信，控制无人机30的飞行状态，接收无人机30反馈的信息。无人机30反馈的信息包括无人机获取的图像、飞行数据等。具体的，通过向无人机30发送控制指令，以控制无人机30的飞行状态。所述控制指令用于无人机飞行状态的控制。本实施例中，所述飞行控制器20采用常用的无人机遥控器。飞行控制器内置有与无人机30无线通信的模块，例如，WIFI模块、2.4G无线模块、5G通信模块、4G通信模块、3G通信模块中的至少一个。

所述地面差分站40，用于给无人机30提供精准的位置参考信息，即，将差分修正量发送给无人机30，以便无人机30利用差分修正量来校正同一颗卫星的测量值，以提供高精度的位置信息。

所述无人机30，用于在飞行控制器20的控制下飞行，利用接收的所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实时的实际位置信息，将所述实时的实际位置信息发送给教学设备10。

所述教学设备10，用于接收所述实际位置信息，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。

本发明通过差分定位得到了无人机的精准位置信息，便于教练对学员相对应的控制指导，同时，教学设备10通过设置评定标准，自动给考生的考试结果进行评估和打分，成绩更为客观、有效，避免不必要的异议。

所述无人机30包括：机载无线通信模块310，机载差分定位模块320，飞控模块330和环境监控模块340。所述机载差分定位模块320、环境监控模块340和飞控模块330均与机载无线通信模块310连接。

所述机载差分定位模块320，用于接收地面差分站40发出的差分修正量，接收卫星发出的定位信号以得到自身的位置信息，本实施例具体采用RTK(实时动态)载波相位差分技术进行高精度定位。所述机载差分定位模块320利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息输出给机载无线通信模块。所述实际位置信息不仅包括地理位置信息，还包括无人机的速度数据和高度数据。所述机载差分定位模块320与地面差分站40无线连接。所述卫星发出的定位信号可以是GPS信号，也可以是北斗导航信号。

所述环境监控模块340，用于检测无人机30的环境数据，将环境数据输出给机载无线通信模块310；所述环境数据包括风速数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。因为带有环境监控模块340，教练可以通过大数据分析，指导学员学习，提高学员实际操作水平，以便在各种环境中进行安全、准确地超视距飞行。

所述机载无线通信模块310，用于接收飞行控制器20发出的控制指令，将所述控制指令输出给飞控模块330；接收所述实际位置信息与环境数据，将所述实际位置信息、环境数据以及无人机产生的飞行数据发送给教学设备10和飞行控制器20，以便教学设备10和无人机操作人员及时掌握环境状态。所述机载无线通信模块310包括WIFI模块、2.4G无线模块、5G通信模块、4G通信模块、3G通信模块中的至少一个。

所述飞控模块330，用于根据接收的所述控制指令控制无人机的马达，以执行所述控制指令。

所述教学设备10包括：地面接收机140，处理器110，至少一个显示器120和服务器130；所述地面接收机140通过服务器130连接处理器110和显示器120。

所述地面接收机140，用于与机载无线通信模块310通过无线通信进行数据交互。所述无线通信可以是WIFI、2.4G、5G、4G、3G等无线通信方式，换而言之，所述地面接收机140包括WIFI模块、2.4G无线模块、5G通信模块、4G通信模块、3G通信模块中的至少一个。

所述处理器110，用于实时获取地面接收机140接收的所述实际位置信息与环境数据；对所述实际位置信息与环境数据进行处理，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、环境数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计。所述预设位置信息可以是理想的位置信息，将实际位置信息与预设位置信息比较即可得到两者的差值，利用该差值可以统计飞行精度。所述预设评定标准可以是一种所述差值与分数之间的对应关系，也可以是一种所述差值与等级之间的对应关系，所述等级可分为优良中可劣等。将所述实际位置信息与预设位置信息比较，还可以包括：将所述实际飞行轨迹与预设位置信息绘制成的理想飞行轨迹进行比较，将两条轨迹和比较结果在显示器上显示出来，使教官能更为直观的了解无人机操作人员的操作水平。

所述处理器110还可以统计操作时间，根据实际位置信息与预设位置信息的差值得到教学/考试任务的完成情况(完成的百分比)等。所述处理器110可以是服务器130内的处理器，也可以是单独的处理器110。

所述显示器120，用于显示所述处理器110处理得到的数据，例如实时评分的分数、所述最终结果、实际飞行轨迹、理想飞行轨迹、无人机飞行数据、环境数据、以及无人机获取的图像等，为考官和教练提供显示功能。

所述服务器130，用于存储所述处理器110处理得到的数据，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。通过云端与远端进行数据共享，培训考核成绩可以联网查询，也可以实现远程考试等。

进一步的，所述教学设备10还包括备用控制器和人机交互装置，所述备用控制器用于控制无人机的飞行状态，优先级比飞行控制器20高，便于有突发情况时由教练接管无人机30的操作。

所述人机交互装置包括键盘、鼠标、触控屏中的至少一种，便于输入培训、考试的评定标准等。

可见，本发明提供的系统，准确地将无人机的飞行数据、位置数据等上报给服务器，可准确地制定教学计划和任务，实现有针对性的教学方式，可以根据需要创建各种条件环境模式下的飞行训练和考试任务，更加真实和可靠地反映飞行数据，以及实际飞行状态。同时，基于差分定位技术能够将飞行数据精确到厘米精度，尤其是在超视距的情况下，给考官提供更为准确的考核数据，使教学和考试结果更为客观。

基于上述实施例提供的系统，本发明还提供一种基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，如图3所示，所述方法包括如下步骤：

老师讲解教学，并通过电脑演示。

学员通过飞行控制器进行实践操作或考试。具体的，S10、飞行控制器向无人机发送控制指令，以控制无人机的飞行状态。本实施例中，所述飞行控制器采用常用的无人机遥控器。飞行控制器内置有与无人机30无线通信的模块，例如，WIFI模块、2.4G无线模块、5G通信模块、4G通信模块、3G通信模块中的至少一个。

S20、地面差分站将差分修正量发送给无人机。

S30、无人机接收飞行控制器发出的控制指令并执行，接收地面差分站发出的差分修正量；利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息发送给教学设备。检测无人机的环境数据，将环境数据发送给教学设备和/或飞行控制器；所述环境数据包括速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。

S40、教学设备接收所述实际位置信息，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。具体的，所述教学设备对地面接收机接收的所述实际位置信息与环境数据进行处理，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计，并通过显示器显示出来。所述教学设备存储所述实施评分的分数和所述最终结果，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。所述教学设备控制无人机的飞行状态，优先级比飞行控制器高。

经过上述过程后，最后由考官根据显示器显示的内容进行最终判定即可。教学设备根据高精度的实时位置信息进行数据处理、分析，并将结果显示在显示器上，实现了教学和考试的自动化评估，为考官提供了客观的数据。由于所述方法的具体步骤、原理在上述系统实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其特征在于，包括如下步骤：

教学设备接收无人机发出的实际位置信息；所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出；

教学设备将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果。

2.如权利要求1所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其特征在于，所述教学设备将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果的步骤，具体包括：所述教学设备对地面接收机接收的所述实际位置信息与环境数据进行处理，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计；所述环境数据包括速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。

3.如权利要求2所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其特征在于，还包括步骤：所述教学设备存储所述实施评分的分数和所述最终结果，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。

4.如权利要求3所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试方法，其特征在于，还包括步骤：所述教学设备控制无人机的飞行状态，优先级比无人机配套的飞行控制器高。

5.一种基于差分定位技术的无人机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收飞行控制器发出的控制指令，所述控制指令用于无人机飞行状态的控制；根据接收的所述控制指令控制无人机的马达，以执行所述控制指令；

接收地面差分站发出的差分修正量，接收卫星发出的定位信号以得到自身的位置信息，利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息发送给教学设备和/或飞行控制器；

检测无人机的环境数据，将环境数据发送给教学设备和/或飞行控制器；所述环境数据包括风速数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种。

6.一种基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其特征在于，包括：

教学设备，用于接收无人机发出的实际位置信息，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，并按照预设评定标准来评定飞行结果；

其中，所述实际位置信息由无人机根据接收的差分修正量修正自身的位置信息后得到；所述差分修正量由地面差分站发出。

7.如权利要求6所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其特征在于，所述教学设备包括：

地面接收机，用于通过无线通信与无人机进行数据交互；

处理器，用于对地面接收机接收的所述实际位置信息与环境数据进行处理，根据所述实际位置信息绘制无人机的实际飞行轨迹，将所述实际位置信息与预设位置信息比较，将比较结果、速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据按照预设的权重进行统计计算，并按照预设评定标准对无人机的飞行进行实时评分和最终结果统计；所述环境数据包括速度数据、高度数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种；

显示器，用于显示所述实施评分的分数和所述最终结果。

8.如权利要求7所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其特征在于，所述教学设备还包括服务器，所述服务器用于存储所述实施评分的分数和所述最终结果，并通过云端与其他服务器连接，并进行数据交换。

9.如权利要求7所述的基于差分定位技术的无人机教学与考试系统，其特征在于，所述教学设备还包括备用控制器，所述备用控制器用于控制无人机的飞行状态，优先级比无人机配套的飞行控制器高。

10.一种无人机，其特征在于，包括：

机载差分定位模块，用于接收地面差分站发出的差分修正量，接收卫星发出的定位信号以得到自身的位置信息，利用所述差分修正量修正自身的位置信息，得到实际位置信息，将所述实际位置信息输出给机载无线通信模块；

环境监控模块，用于检测无人机的环境数据，将环境数据输出给机载无线通信模块；所述环境数据包括风速数据、温度数据、湿度数据、气压数据中的至少一种；

机载无线通信模块，用于接收飞行控制器发出的控制指令，将所述控制指令输出给飞控模块，所述控制指令用于无人机飞行状态的控制；接收所述实际位置信息与环境数据，将所述实际位置信息与环境数据发送给教学设备和/或飞行控制器；

飞控模块，用于根据接收的所述控制指令控制无人机的马达，以执行所述控制指令。