CN111414004A - 一种用于无人机编队的rtk动动定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于无人机编队的RTK动动定位系统，包括：包括静止状态处理模块、移动站运动状态处理模块和动动状态处理模块：所述静止状态处理模块，用于当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息；所述移动站运动状态处理模块用于当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第一卫星信号，并从第一三轴加速度计和第一三轴陀螺仪获得第一六轴惯导数据。本发明解决了在基准站移动后，无法获得准确RTK差分数据的问题，改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，同时适用于多种复杂环境及无人机的长途飞行。
Description
技术领域
本发明主要涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种用于无人机编队的RTK动动定位系统。
背景技术
动动定位是目前定位领域的研究热点和难点问题。动动定位应用非常广泛，对海军舰队和无人机编队，以及智能车无人驾驶的技术发展，提供可靠的技术支持。
RTK载波相位差分技术，是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，进行差分解算坐标，是一种厘米级定位精度的定位方法。
惯性导航(IMU)在导航与位置服务领域最为常见，它主要三轴加速度计、三轴陀螺仪组成，通过二次积分完成航迹推算对目标进行定位。
无人机飞行环境的复杂多变，对无人机编队的位置环境处理能力，自身姿态解算能力提出了更高的要求。目前国际上对无人机编队多采用leader-follower，机载视觉感知等方法进行控制，改进的leader-follower方法是将地面机器人作为leader，这种方法简洁高效易于实现，需要提前给定飞行轨迹，但是不适于复杂突变情况和长途飞行。视觉感知受环境影响，在恶劣天气条件下容易受到限制，机载视觉感知很难达到较高定位精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于无人机编队的RTK动动定位系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于无人机编队的RTK动动定位系统，包括：
静止状态处理模块、移动站运动状态处理模块和动动状态处理模块：
所述静止状态处理模块，用于当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息；
所述移动站运动状态处理模块，用于当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第一卫星信号，并从第一三轴加速度计和第一三轴陀螺仪获得第一六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第二卫星信号；
通过对所述第一卫星信号、所述第二卫星信号和所述第一六轴惯导数据进行误差处理，得到移动站误差函数εt；
所述动动状态处理模块，用于当所述基准站处于运动状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第三卫星信号，并从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪获得第二六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第四卫星信号，并从第二三轴加速度计和第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据；
通过对所述第三卫星信号、所述第四卫星信号、所述第二六轴惯导数据和所述第三六轴惯导数据进行定位处理，得到基准站位置信息数据。
本发明的有益效果是：当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息,当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，通过对所述第一卫星信号、所述第二卫星信号和所述第一六轴惯导数据进行误差处理，得到移动站误差函数εt，当所述基准站处于运动状态且所述移动站处于运动状态时，通过对所述第三卫星信号、所述第四卫星信号、所述第二六轴惯导数据和所述第三六轴惯导数据进行定位处理，得到基准站位置信息数据，解决了在基准站移动后，无法获得准确RTK差分数据的问题，改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，同时适用于多种复杂环境及无人机的长途飞行。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第一六轴惯导数据，并对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第一惯导位置DG1；
所述基准站从卫星中获得所述第二卫星信号，并将所述第二卫星信号转换为第二卫星数据，对所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据进行差分处理，得到第一差分矫正量，并将所述第一差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第一卫星信号并将所述第一卫星信号转换为第一卫星数据，并将所述第一差分矫正量与所述第一卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1；对所述移动站第一惯导位置DG1与所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差函数εt。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站通过第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置的位置信息处理得到移动站第一惯导位置DG1，基准站通过对基准站初始位置信息和第二卫星数据进行差分处理得到第一差分矫正量，移动站通过将第一差分矫正量与第一卫星数据的位置信息解算得到移动站第一RTK解算位置DR1；并对移动站第一惯导位置DG1与移动站第一RTK解算位置DR1计算得到移动站误差函数εt，解决了在基准站移动后，无法获得准确RTK差分数据的问题，改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机的精准定位提供了有力的支持。
进一步，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第二六轴惯导数据，并对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站从卫星中获得所述第四卫星信号，并将所述第四卫星信号转换为第四卫星数据，从所述第二三轴加速度计和所述第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据，并对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息处理，得到基准站惯导位置，并对所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据进行差分处理，得到第二差分矫正量，并将所述第二差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第三卫星信号并将所述第三卫星信号转换为第三卫星数据，并将所述第二差分矫正量与所述第三卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2；将所述移动站误差函数εt、所述移动站第二惯导位置DG2及所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第三卫星数据进行差分处理，得到第三差分矫正量，并将所述第三差分矫正量播发至所述基准站；
所述基准站将所述第三差分矫正量与所述第四卫星数据进行位置信息解算，得到基准站位置信息数据。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站通过第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置的位置信息处理得到移动站第二惯导位置DG2，基准站通过对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置的位置信息处理得到基准站惯导位置，并对基准站惯导位置和第四卫星数据进行差分处理得到第二差分矫正量，移动站通过将第二差分矫正量与第二卫星数据的位置信息解算得到移动站第二RTK解算位置DR2，并将移动站误差函数εt、移动站第二惯导位置DG2及移动站第二RTK解算位置DR2计算得到移动站惯导误差改正位置
对移动站惯导误差改正位置
和第三卫星数据的差分处理得到第三差分矫正量，基准站对第三差分矫正量与第四卫星数据的位置信息解算得到基准站位置信息数据，消除了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机的精准定位提供了有力的支持。
进一步，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算，得到所述移动站第一惯导位置DG1。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站对第一六轴惯导数据和移动站初始位置的位置信息解算得到所述移动站第一惯导位置DG1,改正了惯性导航误差,提供了有效的数据支持，提高了在动动定位时的定位精度。
进一步，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述基准站将所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第一差分矫正量；
所述移动站将所述第一差分矫正量和所述第一卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1。
采用上述进一步方案的有益效果是：基准站对基准站初始位置信息和第二卫星数据进行差分处理得到第一差分矫正量，移动站对第一差分矫正量和第一卫星数据的位置信息解算得到移动站第一RTK解算位置DR1，为更正惯性导航误差提供了有效的数据支持，提高了在动动定位时的定位精度。
进一步，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第一式对所述移动站第一惯导位置DG1和所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差ε，所述第一式为：
ε＝DR1-DG1；
所述移动站将所述移动站误差ε通过最小二乘法进行拟合，得到关于时间t的所述移动站误差函数εt。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站通过对移动站第一惯导位置DG1和移动站第一RTK解算位置DR1的计算得到移动站误差ε，并对移动站误差ε进行拟合得到关于时间t的所述移动站误差函数εt，能够清晰的看到惯性导航提供的定位与理想位置的误差变化，同时为后续的分析提供了数据支持，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
进一步，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站利用Psins工具箱对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述基准站惯导位置；并将所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第二差分矫正量。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站对第二六轴惯导数据和移动站初始位置的位置信息解算并经过卡尔曼滤波得到移动站第二惯导位置DG2，基准站对第三六轴惯导数据和基准站初始位置的位置信息解算并经过卡尔曼滤波得到所述基准站惯导位置；并将基准站惯导位置和第四卫星数据进行差分处理得到第二差分矫正量，提供了数据支持，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
进一步，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述第二差分矫正量和所述第三卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站对第二差分矫正量和第三卫星数据的位置信息解算得到移动站第二RTK解算位置DR2，为之后的计算提供了数据支撑，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
进一步，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第二式对所述移动站误差函数εt和所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到惯导定位状态值
所述第二式为：
其中，k为预设的时间t状态编号,-为上一个预测值，^为估计值；
所述移动站通过第三式对所述移动站第二惯导位置DG2、所述移动站第二RTK解算位置DR2和所述惯导定位状态值
进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
所述第三式为：
其中，-为上一个预测值，^为估计值，
为所述移动站第二惯导位置DG2，K为预设的卡尔曼系数，Yk为所述移动站第二RTK解算位置DR2。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站通过对移动站误差函数εt和移动站第二RTK解算位置DR2的计算得到惯导定位状态值
再将移动站第二惯导位置DG2、移动站第二RTK解算位置DR2和惯导定位状态值
计算得到移动站惯导误差改正位置
实现了对移动站的精准定位，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机编队的应用提供了有力的技术支持。
进一步，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第三差分矫正量。
采用上述进一步方案的有益效果是：移动站通过移动站惯导误差改正位置
和第四卫星数据的矫正处理得到第三差分矫正量，提供了有力的数据支持，同时改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种用于无人机编队的RTK动动定位系统的模块框图；
图2为本发明一实施例提供的基准站和移动站的硬件结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明一实施例提供的一种用于无人机编队的RTK动动定位系统的模块框图。
如图1和图2所示，一种用于无人机编队的RTK动动定位系统，包括：
静止状态处理模块、移动站运动状态处理模块和动动状态处理模块：
所述静止状态处理模块，用于当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息；
所述移动站运动状态处理模块，用于当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第一卫星信号，并从第一三轴加速度计和第一三轴陀螺仪获得第一六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第二卫星信号；
通过对所述第一卫星信号、所述第二卫星信号和所述第一六轴惯导数据进行误差处理，得到移动站误差函数εt；
所述动动状态处理模块，用于当所述基准站处于运动状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第三卫星信号，并从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪获得第二六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第四卫星信号，并从第二三轴加速度计和第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据；
通过对所述第三卫星信号、所述第四卫星信号、所述第二六轴惯导数据和所述第三六轴惯导数据进行定位处理，得到基准站位置信息数据。
应理解地，所述基准站和所述移动站都可以为无人机，且所述基准站和所述移动站的功能可以互换，即所述基准站能够实现所述移动站的功能，所述移动站也能实现所述基准站的功能。
具体地，PCB电路板上设有处理器，所述处理器采用博通BCM2837B0 SOC，集成四核ARM Cortex–A53 64位1.4GHz CPU，运行UbuntuCore14.04操作系统，1GB LPDDR2 SDRAM超大容量内存，多模单频接收机与三星七频天线线路连接，并通过串口1与所述处理器线路连接；串口2与4.5英寸专业级户外彩色触摸屏线路连接；USB端口1、2和3，分别与4G通讯单元、数传电台和LORA自组网线路连接；USB4与IMU板卡线路连接；同时所述电路板上还设有无线网络双频wifi，蓝牙4.2BLE和千兆网卡。
应理解地，所述线路连接可以为电控线连接。
具体地，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务等方法分别初始化基准站和移动站的状态，包括初始位置信息，速度，姿态等的初始对准。
上述实施例中，当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息,当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，通过对所述第一卫星信号、所述第二卫星信号和所述第一六轴惯导数据进行误差处理，得到移动站误差函数εt，当所述基准站处于运动状态且所述移动站处于运动状态时，通过对所述第三卫星信号、所述第四卫星信号、所述第二六轴惯导数据和所述第三六轴惯导数据进行定位处理，得到基准站位置信息数据，解决了在基准站移动后，无法获得准确RTK差分数据的问题，改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，同时适用于多种复杂环境及无人机的长途飞行。
可选地，作为本发明的一个实施例，如图1所示，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第一六轴惯导数据，并对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第一惯导位置DG1；
所述基准站从卫星中获得所述第二卫星信号，并将所述第二卫星信号转换为第二卫星数据，对所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据进行差分处理，得到第一差分矫正量，并将所述第一差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第一卫星信号并将所述第一卫星信号转换为第一卫星数据，并将所述第一差分矫正量与所述第一卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1；对所述移动站第一惯导位置DG1与所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差函数εt。
上述实施例中，移动站通过第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置的位置信息处理得到移动站第一惯导位置DG1，基准站通过对基准站初始位置信息和第二卫星数据进行差分处理得到第一差分矫正量，移动站通过将第一差分矫正量与第一卫星数据的位置信息解算得到移动站第一RTK解算位置DR1；并对移动站第一惯导位置DG1与移动站第一RTK解算位置DR1计算得到移动站误差函数εt，解决了在基准站移动后，无法获得准确RTK差分数据的问题，改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机的精准定位提供了有力的支持。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第二六轴惯导数据，并对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站从卫星中获得所述第四卫星信号，并将所述第四卫星信号转换为第四卫星数据，从所述第二三轴加速度计和所述第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据，并对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息处理，得到基准站惯导位置，并对所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据进行差分处理，得到第二差分矫正量，并将所述第二差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第三卫星信号并将所述第三卫星信号转换为第三卫星数据，并将所述第二差分矫正量与所述第三卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2；将所述移动站误差函数εt、所述移动站第二惯导位置DG2及所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第三卫星数据进行差分处理，得到第三差分矫正量，并将所述第三差分矫正量播发至所述基准站；
所述基准站将所述第三差分矫正量与所述第四卫星数据进行位置信息解算，得到基准站位置信息数据。
上述实施例中，移动站通过第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置的位置信息处理得到移动站第二惯导位置DG2，基准站通过对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置的位置信息处理得到基准站惯导位置，并对基准站惯导位置和第四卫星数据进行差分处理得到第二差分矫正量，移动站通过将第二差分矫正量与第二卫星数据的位置信息解算得到移动站第二RTK解算位置DR2，并将移动站误差函数εt、移动站第二惯导位置DG2及移动站第二RTK解算位置DR2计算得到移动站惯导误差改正位置
对移动站惯导误差改正位置
和第三卫星数据的差分处理得到第三差分矫正量，基准站对第三差分矫正量与第四卫星数据的位置信息解算得到基准站位置信息数据，消除了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机的精准定位提供了有力的支持。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算，得到所述移动站第一惯导位置DG1。
应理解地，所述PSINS工具箱，是业内流传的导航业者共同开发的开源程序工具，内有融合包括惯导、卫星导航等多中导航方式的组合导航matlab程序和未编译C++源码，供使用者根据自身需求开发。
上述实施例中，移动站对第一六轴惯导数据和移动站初始位置的位置信息解算得到所述移动站第一惯导位置DG1,改正了惯性导航误差,提供了有效的数据支持，提高了在动动定位时的定位精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述基准站将所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第一差分矫正量；
所述移动站将所述第一差分矫正量和所述第一卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1。
应理解地，所述RTKLIB工具是日本东京海洋大学(Tokyo University of MarineScience and Technology)开发的一个开放源程序包，供标准与精确GNSS全球导航卫星系统应用，RTKLIB包括一个可移植的程序库和几个应用程序(AP)库。
优选地，将RTKLIB2.4.2中CUI版本的RTKnavi.exe移植入UbuntuCore14.04中进行解算。
上述实施例中，基准站对基准站初始位置信息和第二卫星数据进行差分处理得到第一差分矫正量，移动站对第一差分矫正量和第一卫星数据的位置信息解算得到移动站第一RTK解算位置DR1，为更正惯性导航误差提供了有效的数据支持，提高了在动动定位时的定位精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第一式对所述移动站第一惯导位置DG1和所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差ε，所述第一式为：
ε＝DR1-DG1；
所述移动站将所述移动站误差ε通过最小二乘法进行拟合，得到关于时间t的所述移动站误差函数εt。
具体地，所述移动站每隔预设时间，抽取一次所述移动站第一惯导位置DG1和所述移动站第一RTK解算位置DR1进行数据统计。
优选地，所述预设时间可以为10分钟。
上述实施例中，移动站通过对移动站第一惯导位置DG1和移动站第一RTK解算位置DR1的计算得到移动站误差ε，并对移动站误差ε进行拟合得到关于时间t的所述移动站误差函数εt，能够清晰的看到惯性导航提供的定位与理想位置的误差变化，同时为后续的分析提供了数据支持，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站利用Psins工具箱对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述基准站惯导位置；并将所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第二差分矫正量。
应理解地，所述PSINS工具箱，是业内流传的导航业者共同开发的开源程序工具，内有融合包括惯导、卫星导航等多中导航方式的组合导航matlab程序和未编译C++源码，供使用者根据自身需求开发。
上述实施例中，移动站对第二六轴惯导数据和移动站初始位置的位置信息解算并经过卡尔曼滤波得到移动站第二惯导位置DG2，基准站对第三六轴惯导数据和基准站初始位置的位置信息解算并经过卡尔曼滤波得到所述基准站惯导位置；并将基准站惯导位置和第四卫星数据进行差分处理得到第二差分矫正量，提供了数据支持，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述第二差分矫正量和所述第三卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2。
应理解地，所述RTKLIB工具是日本东京海洋大学(Tokyo University of MarineScience and Technology)开发的一个开放源程序包，供标准与精确GNSS全球导航卫星系统应用，RTKLIB包括一个可移植的程序库和几个应用程序(AP)库。
优选地，将RTKLIB2.4.2中CUI版本的RTKnavi.exe移植入UbuntuCore14.04中进行解算。
上述实施例中，移动站对第二差分矫正量和第三卫星数据的位置信息解算得到移动站第二RTK解算位置DR2，为之后的计算提供了数据支撑，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第二式对所述移动站误差函数εt和所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到惯导定位状态值
所述第二式为：
其中，k为预设的时间t状态编号,-为上一个预测值，^为估计值；
所述移动站通过第三式对所述移动站第二惯导位置DG2、所述移动站第二RTK解算位置DR2和所述惯导定位状态值
进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
所述第三式为：
其中，-为上一个预测值，^为估计值，
为所述移动站第二惯导位置DG2，K为预设的卡尔曼系数，Yk为所述移动站第二RTK解算位置DR2。
具体地，所述第三式为将数据代入卡尔曼滤波器的公式，C为预设的转化矩阵，噪声为所述移动站误差函数εt。
应理解地，所述-为
的上标符号，所述^也为所述
的上标符号。
具体地，所述惯导定位状态值
为卡尔曼滤波的惯导预测的系统状态值。
上述实施例中，移动站通过对移动站误差函数εt和移动站第二RTK解算位置DR2的计算得到惯导定位状态值
再将移动站第二惯导位置DG2、移动站第二RTK解算位置DR2和惯导定位状态值
计算得到移动站惯导误差改正位置
实现了对移动站的精准定位，有效的改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度，为无人机编队的应用提供了有力的技术支持。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第三差分矫正量。
上述实施例中，移动站通过移动站惯导误差改正位置
和第四卫星数据的矫正处理得到第三差分矫正量，提供了有力的数据支持，同时改正了惯性导航误差，提高了在动动定位时的定位的精度。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述还包括存储模块，所述存储模块用于将所述移动站惯导误差改正位置
和所述基准站位置信息数据存储在预设服务器中。
具体地，用户可以通过Xshell等软件所述预设访问服务器，获得所述移动站惯导误差改正位置
和所述基准站位置信息数据，并利用GUI版本的RTKplot绘制定位结果线图。
上述实施例中，通过将移动站惯导误差改正位置
和基准站位置信息数据发送至所述预设服务器中，能够方便用户对历来的数据随时的调阅、查看。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。用于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于无人机编队的RTK动动定位系统，其特征在于，包括静止状态处理模块、移动站运动状态处理模块和动动状态处理模块：
所述静止状态处理模块，用于当基准站和移动站均处于静止状态时，所述基准站和所述移动站分别通过千寻位置服务方法得到基准站初始位置信息和移动站初始位置信息；
所述移动站运动状态处理模块，用于当所述基准站处于静止状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第一卫星信号，并从第一三轴加速度计和第一三轴陀螺仪获得第一六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第二卫星信号；
通过对所述第一卫星信号、所述第二卫星信号和所述第一六轴惯导数据进行误差处理，得到移动站误差函数εt；
所述动动状态处理模块，用于当所述基准站处于运动状态且所述移动站处于运动状态时，所述移动站从卫星中获得第三卫星信号，并从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪获得第二六轴惯导数据；
所述基准站从卫星中获得第四卫星信号，并从第二三轴加速度计和第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据；
通过对所述第三卫星信号、所述第四卫星信号、所述第二六轴惯导数据和所述第三六轴惯导数据进行定位处理，得到基准站位置信息数据。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第一六轴惯导数据，并对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第一惯导位置DG1；
所述基准站从卫星中获得所述第二卫星信号，并将所述第二卫星信号转换为第二卫星数据，对所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据进行差分处理，得到第一差分矫正量，并将所述第一差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第一卫星信号并将所述第一卫星信号转换为第一卫星数据，并将所述第一差分矫正量与所述第一卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1；对所述移动站第一惯导位置DG1与所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差函数εt。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站从所述第一三轴加速度计和所述第一三轴陀螺仪中获得第二六轴惯导数据，并对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息处理，得到移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站从卫星中获得所述第四卫星信号，并将所述第四卫星信号转换为第四卫星数据，从所述第二三轴加速度计和所述第二三轴陀螺仪中获得第三六轴惯导数据，并对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息处理，得到基准站惯导位置，并对所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据进行差分处理，得到第二差分矫正量，并将所述第二差分矫正量播发至所述移动站；
所述移动站从卫星中获得所述第三卫星信号并将所述第三卫星信号转换为第三卫星数据，并将所述第二差分矫正量与所述第三卫星数据进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2；将所述移动站误差函数εt、所述移动站第二惯导位置DG2及所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第三卫星数据进行差分处理，得到第三差分矫正量，并将所述第三差分矫正量播发至所述基准站；
所述基准站将所述第三差分矫正量与所述第四卫星数据进行位置信息解算，得到基准站位置信息数据。
4.根据权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第一六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算，得到所述移动站第一惯导位置DG1。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征在于，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述基准站将所述基准站初始位置信息和所述第二卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第一差分矫正量；
所述移动站将所述第一差分矫正量和所述第一卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第一RTK解算位置DR1。
6.根据权利要求5所述的定位系统，其特征在于，所述移动站运动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第一式对所述移动站第一惯导位置DG1和所述移动站第一RTK解算位置DR1进行计算，得到移动站误差ε，所述第一式为：
ε＝DR1-DG1；
所述移动站将所述移动站误差ε通过最小二乘法进行拟合，得到关于时间t的所述移动站误差函数εt。
7.根据权利要求3所述的定位系统，其特征在于，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站利用Psins工具箱对所述第二六轴惯导数据和所述移动站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述移动站第二惯导位置DG2；
所述基准站利用Psins工具箱对所述第三六轴惯导数据和所述基准站初始位置进行位置信息解算并经过卡尔曼滤波，得到所述基准站惯导位置；并将所述基准站惯导位置和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第二差分矫正量。
8.根据权利要求7所述的定位系统，其特征在于，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述第二差分矫正量和所述第三卫星数据通过RTKLIB工具进行位置信息解算，得到移动站第二RTK解算位置DR2。
9.根据权利要求8所述的定位系统，其特征在于，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站通过第二式对所述移动站误差函数εt和所述移动站第二RTK解算位置DR2进行计算，得到惯导定位状态值
所述第二式为：
其中，k为预设的时间t状态编号,-为上一个预测值，^为估计值；
所述移动站通过第三式对所述移动站第二惯导位置DG2、所述移动站第二RTK解算位置DR2和所述惯导定位状态值
进行计算，得到移动站惯导误差改正位置
所述第三式为：
其中，-为上一个预测值，^为估计值，
为所述移动站第二惯导位置DG2，K为预设的卡尔曼系数，Yk为所述移动站第二RTK解算位置DR2。
10.根据权利要求1-9任一项所述的定位系统，其特征在于，所述动动状态处理模块具体用于：
所述移动站将所述移动站惯导误差改正位置
和所述第四卫星数据通过RTKLIB工具进行差分处理，得到RTCM格式的所述第三差分矫正量。
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