CN109839650B - 一种无人机兼容rtk定位方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机兼容RTK定位方法，通过利用地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机，通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送预设位置信息到RTK接收器，RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，其中基准站的预设位置包括现有的基准站位置信息和第三方测算的基准站高精度位置信息，使得本发明可以兼容第三方高精度测绘技术得到的位置信息，直接将高精度的基准站位置发送给无人机作为定位参考，无需考虑基准站本身位置误差和基准站与无人机距离过远导致发送延迟较高影响定位精度的问题，得到精确度更高的无人机定位信息，提高RTK在无人机上的定位精度。

Description

一种无人机兼容RTK定位方法、系统、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及无人机定位领域，尤其是一种无人机兼容RTK定位方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
实时动态载波差分定位(Real-time kinematic，RTK)是一种全球卫星导航系统的高精度定位技术，其定位精度可以达到厘米级，基于RTK的定位作业方案中需要两个站点：基准站和流动站，其中流动站为用户接收机，可以安装在不同载体上，比如无人机，其中流动站需要接收基准站所传输的数据，才能完成RTK定位，从而获取到无人机的位置。
但是由于RTK定位依赖于基准站的位置精度，现有很多第三方的测绘技术能够得到精度更高的测绘位置，而现有的RTK定位系统并没有利用第三方测绘数据的兼容接口，导致由于基准站位置本身的误差和与无人机距离过远导致发送延迟较高，导致的无人机定位精度不高的问题，因此提出一种兼容第三方高精度位置信息的RTK定位方法是很有必要的。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的是提供一种兼容第三方高精度位置信息的RTK定位方法、系统、设备和存储介质。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种无人机兼容RTK定位方法，包括步骤：
地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机；
通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送所述预设位置信息到所述RTK接收器，所述预设位置信息包括现有的基准站位置信息和/或第三方测算的基准站高精度位置信息；
RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和所述预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示。
进一步地，所述位置信息指基准站的经纬度信息和海拔高度信息。
进一步地，所述位置信息的输入格式为WGS84。
进一步地，所述RTK定位信息包括RTK的定位类型、方向解类型、航向角和当前龄期，其中所述RTK的定位类型包括：单点定位、伪距差分定位、浮点解定位、固定解定位中的至少一种，所述方向解类型包括固定解和/或磁航向解。
进一步地，所述无人机上还包括GNSS接收机，其定位过程是：通过将所述GNSS接收机收到的数据与所述RTK信息和所述基准站预设位置信息进行差分解算，以确定无人机位置。
第二方面，本发明提供一种无人机兼容RTK定位系统，包括：地面控制站、具有RTK接收器的无人机和RTK基准站，其中：
地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机；
通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送所述预设位置信息到所述RTK接收器，所述预设位置信息包括现有的基准站位置信息和/或第三方测算的基准站高精度位置信息；
RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和所述预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示。
第三方面，本发明提供一种无人机兼容RTK定位的控制设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面任一项所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：
本发明通过利用地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机，通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送预设位置信息到RTK接收器，RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，其中基准站的预设位置包括现有的基准站位置信息和第三方测算的基准站高精度位置信息，使得本发明可以兼容第三方高精度测绘技术得到的位置信息，直接将高精度的基准站位置发送给无人机作为定位参考，无需考虑基准站本身位置误差和基准站与无人机距离过远导致发送延迟较高影响定位精度的问题，得到精确度更高的无人机定位信息，提高RTK在无人机上的定位精度。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的无人机兼容RTK定位方法流程图；
图2是本发明一种实施方式的无人机兼容RTK定位系统结构框图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一：
本发明实施例一提供一种无人机兼容RTK定位方法。
RTK(Real time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，工作原理是将一台接收机作为基准站，另一台接收作为流动站，同时接收同一GPS发射的信号，将获得的观测值与已知的位置进行比较，得到GPS差分修正值，流动站根据差分修正值进行定位，即是一种实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
图1为本发明实施例提供的一种无人机兼容RTK定位方法的实现流程图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
S1：连接无人机和地面控制站，指地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机。
S2：发送基准站预设位置信息，指通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送所述预设位置信息到RTK接收器，其中预设位置信息包括现有的基准站位置信息或第三方测算的基准站高精度位置信息。
S3：获取定位信息，位于无人机上RTK接收器，接收RTK基准站的RTK信息和预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示。
具体的，位置信息指基准站的经纬度信息和海拔高度信息，位置信息的输入格式为WGS84，即通过地面控制站设置RTK基准站的WGS84格式的经度，纬度和高度，可以读取现有基准站的WGS84的经度，纬度和高度，将其保存起来，也可以根据用户需要兼容第三方高精度测绘技术得到的位置信息，即重新设置新的基准站的WGS84格式的经度，纬度和高度信息，来提高基准站的定位精度，从而提高RTK在无人机上的定位精度，其中海拔高度的单位为米。
其中无人机上包括GNSS接收机，其定位过程是：通过将GNSS接收机收到的数据与RTK信息和基准站愚者位置信息进行差分解算，以确定无人机具体位置，其中通过RTK信息和基准站预设位置信息得到GPS差分修正值，然后根据差分修正值和GNSS接收机收到的GPS数据进行无人机定位。
本实施例还通过将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，提高用户使用便捷性，其中RTK定位信息包括RTK的定位类型、方向解类型、航向角和当前龄期，其中RTK的定位类型包括：单点定位、伪距差分定位、浮点解定位、固定解定位中的至少一种，方向解类型包括固定解和磁航向解。
其中1)单点定位：指采用接收机与卫星的距离观测值直接确定接收机相对WGS84坐标原点的绝对位置，属于绝对定位；2)伪距差分定位：是目前应用最广的差分定位方法，利用基准接收机的已知坐标解算基准接收机至各导航卫星间的距离，并将其与含有误差的伪距测量值进行比较，然后通过滤波算法等数据处理算法解算出各卫星的伪距误差，再将所有卫星的伪距误差发播给用户接收机。用户接收机利用此伪距误差来改正伪距观测结果，进而利用改正后的伪距求解自身的三维坐标；3)浮点解定位：指移动站接收机使用差分改正信息计算的当前的相对坐标，其相位的整周模糊度参数为一个估算的浮点值；4)固定解定位：指在RTK模式下，整周模糊度参数固定后，移动站接收机计算的当前相对坐标；5)磁航向指飞机纵轴在地平面上的投影与磁子午线的夹角(以磁北为正，顺时针旋转)；6)龄期：差分数据从基准站通过数据链路传到流动站需要一定的时间，为了进行实时计算，利用一定的数据量通过一定的模型进行差分数据的预测，预测误差即当前龄期，龄期越小越好。
地面控制站连接上带RTK的无人机时，由于RTK开启需要一定的时间，开始的时候，RTK没有定位成功，所以无人机需要确定RTK定位正常之后再进行测绘飞行。因此需要将RTK的定位信息进行实时显示，当地面控制站上的RTK信息显示对话框的定位信息，稳定在某个定位值不再变动，表明RTK定位成功，可以指导无人机进行飞行测绘作业。
实施例二：
本发明实施例二提供一种无人机兼容RTK定位系统。图2为本发明实施例提供的一种无人机兼容RTK定位系统的结构框图，如图2所示，包括：地面控制站、具有RTK接收器的无人机和RTK基准站，其中：
地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机；
通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送预设位置信息到RTK接收器，预设位置信息包括现有的基准站位置信息和/或第三方测算的基准站高精度位置信息；
RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示。
另外，本发明还提供一种无人机地面控制站语音播报的控制设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被上述至少一个处理器执行的指令，指令被上述至少一个处理器执行，以使上述至少一个处理器能够执行如实施例一所述的方法。
另外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，其中计算机可执行指令用于使计算机执行如实施例一所述的方法。
本发明通过利用地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机，通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送预设位置信息到RTK接收器，RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，其中基准站的预设位置包括现有的基准站位置信息和第三方测算的基准站高精度位置信息，使得本发明可以兼容第三方高精度测绘技术得到的位置信息，直接将高精度的基准站位置发送给无人机作为定位参考，无需考虑基准站本身位置误差和基准站与无人机距离过远导致发送延迟较高影响定位精度的问题，得到精确度更高的无人机定位信息，提高RTK在无人机上的定位精度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种无人机兼容RTK定位方法，其特征在于，包括步骤：
地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机；
通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送所述预设位置信息到所述RTK接收器，所述预设位置信息包括第三方测算的基准站高精度位置信息，以利用第三方高精度测绘技术得到的基准站位置信息，直接将基准站高精度位置信息发送给无人机；所述位置信息指基准站的经纬度信息和海拔高度信息；所述位置信息的输入格式为WGS84；
RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和所述预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，以使所述地面控制站在所述无人机的定位值稳定时指导所述无人机进行飞行测绘作业；
所述RTK信息包括RTK的定位类型、方向解类型、航向角和当前龄期，其中所述RTK的定位类型包括：单点定位、伪距差分定位、浮点解定位、固定解定位中的至少一种，所述方向解类型包括固定解和/或磁航向解；
其中，所述单点定位指采用接收机与卫星的距离观测值直接确定接收机相对WGS84坐标原点的绝对位置；所述伪距差分定位用于利用基准接收机的已知坐标解算基准接收机至各导航卫星间的距离，并将其与含有误差的伪距测量值进行比较，然后通过滤波算法解算出各卫星的伪距误差，再将所有卫星的伪距误差发播给用户接收机；所述浮点解定位用于移动站接收机使用差分改正信息计算的当前的相对坐标；所述固定解定位用于在RTK模式下，整周模糊度参数固定后，移动站接收机计算的当前相对坐标；
所述无人机上还包括GNSS接收机，其定位过程是：通过将所述GNSS接收机收到的数据与所述RTK信息和所述基准站预设位置信息进行差分解算，以确定无人机位置。
2.一种无人机兼容RTK定位系统，其特征在于，包括：地面控制站、具有RTK接收器的无人机和RTK基准站，其中：
地面控制站通过飞控连接具有RTK接收器的无人机；
通过地面控制站设置RTK基准站的预设位置信息，并发送所述预设位置信息到所述RTK接收器，所述预设位置信息包括第三方测算的基准站高精度位置信息，以利用第三方高精度测绘技术得到的基准站位置信息，直接将基准站高精度位置信息发送给无人机；所述位置信息指基准站的经纬度信息和海拔高度信息；所述位置信息的输入格式为WGS84；
RTK接收器接收RTK基准站的RTK信息和所述预设位置信息进行无人机定位，并将RTK定位信息发送到地面控制站进行显示，以使所述地面控制站在所述无人机的定位值稳定时指导所述无人机进行飞行测绘作业；
所述RTK信息包括RTK的定位类型、方向解类型、航向角和当前龄期，其中所述RTK的定位类型包括：单点定位、伪距差分定位、浮点解定位、固定解定位中的至少一种，所述方向解类型包括固定解和/或磁航向解；
其中，所述单点定位指采用接收机与卫星的距离观测值直接确定接收机相对WGS84坐标原点的绝对位置；所述伪距差分定位用于利用基准接收机的已知坐标解算基准接收机至各导航卫星间的距离，并将其与含有误差的伪距测量值进行比较，然后通过滤波算法解算出各卫星的伪距误差，再将所有卫星的伪距误差发播给用户接收机；所述浮点解定位用于移动站接收机使用差分改正信息计算的当前的相对坐标；所述固定解定位用于在RTK模式下，整周模糊度参数固定后，移动站接收机计算的当前相对坐标；
GNSS接收机用于通过将所述GNSS接收机收到的数据与所述RTK信息和所述基准站预设位置信息进行差分解算，以确定无人机位置。
3.一种无人机兼容RTK定位的控制设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1所述的方法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1所述的方法。
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