CN112729304A - 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法 - Google Patents

一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112729304A
CN112729304A CN202011519291.7A CN202011519291A CN112729304A CN 112729304 A CN112729304 A CN 112729304A CN 202011519291 A CN202011519291 A CN 202011519291A CN 112729304 A CN112729304 A CN 112729304A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerial vehicle
unmanned aerial
ultra
positioning
measuring robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011519291.7A
Other languages
English (en)
Inventor
章迪
郭际明
梅文胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202011519291.7A priority Critical patent/CN112729304A/zh
Publication of CN112729304A publication Critical patent/CN112729304A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

本发明提供一种无人机室内外高精度定位系统，包括以下部分：测量机器人，用于对目标进行跟踪测量；超宽带基站，用于对超宽带标签进行定位；无人机；超宽带标签，搭载于无人机上，用于确认无人机的粗略位置；测量机器人合作目标，搭载于无人机上，用于配合测量机器人进行测量；通讯模块，在系统各部分间传输数据；计算模块，用于指挥超宽带定位、测量机器人和无人机协同工作。本发明还提供一种无人机室内外高精度定位系统的定位方法。本发明实现了对无人机的室内外无差别的高精度实时定位。

Description

一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法
技术领域
本发明属于测绘领域，特别涉及一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法。
背景技术
当前，无人机因其机动灵活的优势，在测绘领域得到了广泛的使用。对无人机的定位多采用GNSS单点定位或RTK方法，然而单点定位、RTK精度分别只能达到米级和厘米级，不能满足部分高精度测量工作中的要求。另外，在没有卫星信号的区域，如地下空间、室内等场景，则无法使用GNSS方法定位。
超宽带定位系统主要由基站和标签构成，其定位原理可以分为基于信号强度(RSSI)、基于到达角度(AOA)、基于到达时间(TOA)、基于到达时间差(TDOA)和基于双向飞行时间(TW-TOF)，其中TDOA和TW-TOF定位精度最高，且不要求基站和标签之间时钟同步，但对时钟稳定度有较高要求。在不考虑多径效应的理想情况下，目前超宽带的定位精度通常在10cm左右。超宽带定位范围广，可达数百米；抗干扰能力强，。
测量机器人可对棱镜进行自动照准和动态跟踪测量，能获取毫米甚至亚毫米级精度的三维坐标，且在室内外均可使用。但测量机器人跟踪过程中容易因为视线遮挡等原因导致失锁，失锁后将要进行较长时间的搜索才能重新定位棱镜，甚至出现无法找到棱镜的情况。
发明内容
为了实现对无人机的室内外无差别的高精度实时定位，本发明提供一种无人机室内外高精度定位系统，包括以下部分：
测量机器人，用于对目标进行跟踪测量；
超宽带基站，用于对超宽带标签进行定位；
无人机；
超宽带标签，搭载于无人机上，用于确认无人机的粗略位置；
测量机器人合作目标，搭载于无人机上，用于配合测量机器人进行测量；
通讯模块，在系统各部分间传输数据；
计算模块，用于指挥超宽带定位、测量机器人和无人机协同工作。
优选地，所述测量机器人合作目标为棱镜。
优选地，所述棱镜为360°棱镜。
本发明还提供一种无人机室内外高精度定位系统的定位方法，包括以下步骤：
①在无人机飞行区域的中心附近地面，架设测量机器人，完成设站和定向；
②在无人机飞行区域的地面，较为均匀的架设3个以上超宽带基站，超宽带基站的坐标用测量机器人精确测定；
③启动地面超宽带基站和无人机上的超宽带标签，对无人机进行粗略定位，定位结果通过通讯链路发送给计算模块；
④计算模块获取测量机器人测站坐标、当前瞄准方向的水平角和垂直角读数，计算测量机器人与超宽带定位结果连线的水平角、垂直角偏转值，发送指令给测量机器人，使其按照偏转角进行转动，实现对无人机的粗瞄准；
⑤测量机器人启动棱镜搜索，搜索到棱镜后，启动自动照准功能，精确照准棱镜，启动跟踪测量；
⑥无人机开始飞行，飞行期间，超宽带模块进行持续定位，测量机器人进行跟踪测量，并将定位结果实时地发送给计算模块；
⑦若计算模块侦测到测量机器人跟踪失锁，则发送指令让无人机悬停，并根据此时超宽带定位的结果对无人机进行重新粗瞄准，并重复步骤④-⑥。
本发明的有益效果是：将超宽带定位和测量机器人优势互补，能够在室内外环境实时获取无人机高精度三维坐标，克服了传统GNSS方式在室内无法定位、以及在室外定位精度低的技术缺陷。也克服了单纯依靠超宽带定位精度不高，以及单纯依靠测量机器人容易失锁的缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对比本发明做进一步地说明。
本发明提供一种无人机室内外高精度定位系统，包括以下部分：
测量机器人，用于对目标进行跟踪测量，所述测量机器人优选徕卡MS50测量机器人。
超宽带基站，用于对超宽带标签进行定位，采用现有技术中所使用的超宽带基站；
无人机，本发明中采用经过改造的大疆大疆精灵4pro无人机；
超宽带标签，搭载于无人机上，用于确认无人机的粗略位置，优选为TW-TOF型；
测量机器人合作目标，搭载于无人机上，用于配合测量机器人进行测量，优选为360°棱镜，360°棱镜是一种特殊的棱镜，在水平方向上对从任何方向入射的信号都能实现测量；
通讯模块，在系统各部分间传输数据，采用现有技术中所使用的通讯模块；
计算模块，用于指挥超宽带定位、测量机器人和无人机协同工作，采用现有技术中所使用的计算模块。
本发明还提供一种无人机室内外高精度定位系统的定位方法，包括以下步骤：
①在无人机飞行区域的中心附近地面，架设测量机器人，完成设站和定向；
②在无人机飞行区域的地面，较为均匀的架设3个以上超宽带基站，超宽带基站的坐标用测量机器人精确测定；
③启动地面超宽带基站和无人机上的超宽带定位模块，对无人机进行粗略定位，定位结果通过通讯链路发送给计算模块；
④计算模块获取测量机器人测站坐标、当前瞄准方向的水平角和垂直角读数，计算测量机器人与超宽带定位结果连线的水平角、垂直角偏转值，发送指令给测量机器人，使其按照偏转角进行转动，实现对无人机的粗瞄准；
⑤测量机器人启动棱镜搜索，搜索到棱镜后，启动自动照准功能，精确照准棱镜，启动跟踪测量；
⑥无人机开始飞行，飞行期间，超宽带模块进行持续定位，测量机器人进行跟踪测量，并将定位结果实时地发送给计算模块；
⑦若计算模块侦测到测量机器人跟踪失锁，则发送指令让无人机悬停，并根据此时超宽带定位的结果对无人机进行重新粗瞄准，并重复步骤④-⑥。

Claims (4)

1.一种无人机室内外高精度定位系统，其特征在于：包括以下部分，
测量机器人，用于对目标进行跟踪测量；
超宽带基站，用于对超宽带标签进行定位；
无人机；
超宽带标签，搭载于无人机上，用于确认无人机的粗略位置；
测量机器人合作目标，搭载于无人机上，用于配合测量机器人进行测量；
通讯模块，在系统各部分间传输数据；
计算模块，用于指挥超宽带定位、测量机器人和无人机协同工作。
2.根据权利要求1所述的一种无人机室内外高精度定位系统，其特征在于：所述测量机器人合作目标为棱镜。
3.根据权利要求2所述的一种无人机室内外高精度定位系统，其特征在于：所述棱镜为360°棱镜。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种无人机室内外高精度定位系统的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
①在无人机飞行区域的中心附近地面，架设测量机器人，完成设站和定向；
②在无人机飞行区域的地面，较为均匀的架设3个以上超宽带基站，超宽带基站的坐标用测量机器人精确测定；
③启动地面超宽带基站和无人机上的超宽带标签，对无人机进行粗略定位，定位结果通过通讯链路发送给计算模块；
④计算模块获取测量机器人测站坐标、当前瞄准方向的水平角和垂直角读数，计算测量机器人与超宽带定位结果连线的水平角、垂直角偏转值，发送指令给测量机器人，使其按照偏转角进行转动，实现对无人机的粗瞄准；
⑤测量机器人启动棱镜搜索，搜索到棱镜后，启动自动照准功能，精确照准棱镜，启动跟踪测量；
⑥无人机开始飞行，飞行期间，超宽带模块进行持续定位，测量机器人进行跟踪测量，并将定位结果实时地发送给计算模块；
⑦若计算模块侦测到测量机器人跟踪失锁，则发送指令让无人机悬停，并根据此时超宽带定位的结果对无人机进行重新粗瞄准，并重复步骤④-⑥。
CN202011519291.7A 2020-12-21 2020-12-21 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法 Pending CN112729304A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011519291.7A CN112729304A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011519291.7A CN112729304A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112729304A true CN112729304A (zh) 2021-04-30

Family

ID=75604132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011519291.7A Pending CN112729304A (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112729304A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113595748A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 Oppo广东移动通信有限公司 组队推荐方法、组队推荐装置、电子设备及存储介质
CN113865579A (zh) * 2021-08-06 2021-12-31 湖南大学 无人机位姿参数的测量系统及方法
CN114740511A (zh) * 2022-06-13 2022-07-12 广州地铁设计研究院股份有限公司 基于测量机器人的无人机定位方法及无人机定位系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140267776A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 MJK Holding. LLC Tracking system using image recognition
CN105182319A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 西安斯凯智能科技有限公司 一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法
CN111336915A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 莱卡地球系统公开股份有限公司 在基于激光跟踪仪的工业对象测量期间粗略定位可移动协作目标的系统
CN112269202A (zh) * 2020-10-15 2021-01-26 武汉大学 一种运动载体辅助的空间基准传递系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140267776A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 MJK Holding. LLC Tracking system using image recognition
CN105182319A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 西安斯凯智能科技有限公司 一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法
CN111336915A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 莱卡地球系统公开股份有限公司 在基于激光跟踪仪的工业对象测量期间粗略定位可移动协作目标的系统
CN112269202A (zh) * 2020-10-15 2021-01-26 武汉大学 一种运动载体辅助的空间基准传递系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宁津生等: "《测绘学概论》", 30 September 2016, 武汉大学出版社, pages: 132 - 133 *
张正禄等: "《简明工程测量学》", 31 December 2014, 测绘出版社, pages: 146 - 155 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113595748A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 Oppo广东移动通信有限公司 组队推荐方法、组队推荐装置、电子设备及存储介质
CN113865579A (zh) * 2021-08-06 2021-12-31 湖南大学 无人机位姿参数的测量系统及方法
CN114740511A (zh) * 2022-06-13 2022-07-12 广州地铁设计研究院股份有限公司 基于测量机器人的无人机定位方法及无人机定位系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112729304A (zh) 一种无人机室内外高精度定位系统及定位方法
CN103746757B (zh) 一种基于星载多波束天线的单星干扰源定位方法
CN101446634A (zh) 一种高精度位置、方位角和俯仰角的组合测量方法及装置
CN102590839B (zh) 一种三天线定位定向的方法
CN109613584B (zh) 基于uwb的无人集卡的定位定向方法
CN110794260B (zh) 一种基于双rtk无人机的架空输电线路定位方法
CN101561493A (zh) 基于双飞行机器人对有源目标的定位方法与系统
CN108896956A (zh) 一种基于超宽带的自动引导车定位系统和方法
CN103399326A (zh) 一种gnss动态测量精度检验系统及方法
CN109633724A (zh) 基于单星与多地面站联合测量的无源目标定位方法
CN105548982A (zh) 一种基于全球卫星导航系统载波相位差分技术的雷达标校方法
CN105301621B (zh) 一种车辆定位装置及一种智能驾考系统
CN112269202A (zh) 一种运动载体辅助的空间基准传递系统及方法
CN111694001A (zh) 一种用于无人机的实时测距定位系统
CN113534184A (zh) 一种激光感知的农业机器人空间定位方法
Guanke et al. Research on seamless positioning of power wearables based on GPS/UWB combination
CN213632115U (zh) 一种带棱镜的无人机
CN114323014A (zh) 一种室内外组合导航方法、电子设备、存储介质、程序产品及系统
CN210236897U (zh) 基于gnss和ins的rtg大车自动行走控制系统
CN105873210B (zh) 一种移动趋向混合定位方法
CN115460692A (zh) 一种基于rtk+蓝牙混合定位的高精度定位终端
CN202502253U (zh) 一种动态定位系统
CN212723339U (zh) 一种复杂城市环境低空微小型无人机监视系统
CN204556818U (zh) 基于单脉冲引航系统和伪卫星场的无人机回收系统
CN208350983U (zh) 一种脉冲相位组合式海洋搜寻系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210430