CN113985911A - 一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法和系统，该方法包括：第一无人机尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；所述第一无人机在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；所述第二无人机接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。通过本申请解决了无人机无法获取基准站相关数据从而无法得到精准坐标所导致的问题，提高了无人机的三维差分定位精度。

Description

一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法和系统
技术领域
本申请涉及到无人机领域，具体而言，涉及一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法和系统。
背景技术
GPS(Global Position System)全球定位系统具有全球范围覆盖、全天候、高精度的特点，已经广泛应用于世界的各行各业。在GPS差分系统中，将GPS信号接收机安装在已知坐标位置点上，并作为基准站接收机，基准站接收机接收到GPS卫星信号后，计算出差分矫正量，并将此差分矫正量发送给在此基准站服务范围内的用户(也叫作流动站)接收机，提高用户接收机的定位精度。根据差分方式的不同，差分GPS可以分为基于位置的差分、基于伪距的差分、载波相位经过平滑后的伪距差分和基于载波相位的差分四种。基于载波相位的差分系统往往能够达到最高的定位精度，最高能达到毫米级，可以用来实现精密定位。无人机(UAV)是利用无线设备以及自带的程序进行控制操纵的不载人的飞机。在危险环境中或者执行危险任务时，相较于载人飞机，无人机优势明显。传统的无人机使用GPS单点定位，定位精度在10m左右，远远达不到高精度作业的精度要求。而将载波相位差分技术应用到无人机上，则可以提高无人机的定位精度，对于无人机在旅游、导航、比赛、表演方面有很大的现实意义。
GPS接收机如要实现定位，必须要解决两个问题：一是要获得可见卫星在空间坐标系中的准确位置，二是要测得各颗可见卫星到接收机的距离。由于在传播过程中，电磁波会受到电离层、大气层的干扰，所以这个距离会和真实的距离有些偏差，称为伪距。GPS信号中含有各种定位信息，不同类型的接收机提供的观测量会有所不同，载波相位测量是其中的一个基本观测量。
载波相位差分定位技术首先需要在基准站上安装一台GPS信号接收机，对卫星进行持续不断的观测，并使用无线电实时地将观测得到的数据和基准站的位置坐标信息发送给流动站；流动站一边接收卫星信号，一边通过无线电接收基准站的信息，根据载波相位差分相对定位原理实时处理数据，并以厘米级别的精度计算出流动站的三维坐标。
无人机是流动站，流动站需要从基准站获取到观测得到的数据和基准站的位置坐标信息才能够对无人机的位置进行矫正得到该无人机的精确坐标。如果无人机无法获取到基准站的相关数据，则该无人机就无法得到精准坐标，从而影响控制无人机对农药的喷洒。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法和系统，以至少解决无人机无法获取基准站相关数据从而无法得到精准坐标所导致的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法，包括：第一无人机尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；所述第一无人机在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；所述第二无人机接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
进一步地，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。
进一步地，在所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机之后，所述方法还包括：所述第一无人机根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；所述第一无人机根据所述地理位置获取飞行策略，并根据所述飞行策略进行飞行控制。
进一步地，所述第一无人机在预先配置的信道发布所述广播消息；所述第二无人机周期性监听所述信号以接收所述广播消息；所述第二无人机通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。
进一步地，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述方法还包括：所述第二无人机监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制系统，包括：第一无人机和第二无人机，其中，第一无人机用于尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；所述第一无人机用于在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；所述第二无人机用于接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；所述第二无人机用于将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
进一步地，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。
进一步地，所述第一无人机用于根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；所述第一无人机用于根据所述地理位置获取飞行策略，并根据所述飞行策略进行飞行控制。
进一步地，所述第一无人机用于在预先配置的信道发布所述广播消息；所述第二无人机用于周期性监听所述信号以接收所述广播消息；所述第二无人机用于通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。
进一步地，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述第二无人机用于监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
在本申请实施例中，采用了第一无人机尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；所述第一无人机在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；所述第二无人机接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。通过本申请解决了无人机无法获取基准站相关数据从而无法得到精准坐标所导致的问题，提高了无人机的三维差分定位精度。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法，图1是根据本申请实施例的基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，第一无人机尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；
在所述第一无人机尝试获取所述基准站的矫正数据失败之后，所述第一无人机悬停在当前位置，并停止喷洒农药。在所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机之后，所述方法还包括：所述第一无人机根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；所述第一无人机根据所述地理位置获取飞行策略，停止悬停并根据所述飞行策略进行飞行控制和喷药控制。
进行载波相位三维差分定位的方式有很多，例如，利用基准站网的观测数据获取各基准站各颗卫星载波相位观测值的非差误差改正数；根据选用基准站处各颗卫星载波相位观测值的非差误差改正数，计算得到无人机处各颗卫星的非差载波相位观测值误差改正数，其中每颗卫星的非差误差改正数包含了载波相位观测值的各种观测误差影响和模糊度信息利用无人机处各颗卫星的非差载波相位观测值误差改正数，进行无人机的高精度载波相位定位。
所述飞行策略会由无人机控制平台进行控制，其中，无人机控制平台获取无人机的待飞行的路径，其中，所述路径为多个具有地理位置信息的点连接而成的路径；所述无人机控制平台获取待喷洒地区的地图，并根据所述多个点的地理位置信息在所述地图上显示所述路径；所述无人机控制平台发送命令控制所述无人机按照所述路径飞行；所述无人机控制平台获取所述无人机实时飞行的轨迹，并将所述轨迹显示在所述地图上；所述无人机控制平台在所述轨迹偏离所述路径满足预定条件时，向所述无人机发送飞行策略，其中，是飞行策略包括飞行参数，所述飞行参数用于控制所述无人机纠正偏离。
在所述飞行策略中，所述无人机还可以根据如下调整飞行姿态：获取待喷洒农药区域的地形信息，其中，所述地形信息分为三种：平坦地形、上坡地形和下坡地形；根据所述地形信息将所述待喷洒农药区域分为多个区域，其中，每个区域均只包括所述三种地形信息其中的一种；在所述无人机飞行到所述多个区域中的预定区域时，获取所述预定区域对应的地形信息；根据所述预定区域对应的地形信息获取姿态参数，其中，所述姿态参数用于调整所述无人机的飞行姿态；将所述姿态参数发送给所述无人机。
步骤S104，所述第一无人机在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；
所述第一无人机在发布所述广播消息之前，所述第一无人机向服务器发送第一请求消息，所述第一请求消息用于请求发送所述广播消息的信道，以及与所述第一无人机在同一区域进行植保作业的多个第二无人机的标识信息。所述服务器向所述多个第二无人机发送信道消息，其中，所述信道消息用于指示多个所述第二无人机监听所述信道，所述服务器向所述第一无人机发送所述信道和所述多个第二无人机的标识信息，所述第一无人机在接收到所述信道之后和所述多个无人机标识信息之后，在所述信道发送所述广播消息，其中所述广播消息中携带有所述多个无人机标识信息中的至少一个无人机标识信息。
可选地，所述第一无人机在预先配置的信道发布所述广播消息；所述第二无人机周期性监听所述信号以接收所述广播消息；所述第二无人机通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。
可选地，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述方法还包括：所述第二无人机监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
步骤S106，所述第二无人机接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据。优选地，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。
所述第二无人机接收到广播消息之后，判断所述广播消息中携带的无人机标识信息与自身标识信息是否相同，如果相同则向所述基准站请求获取所述矫正数据。如果所述广播消息中携带的无人机标识信息与自身标识信息不同，则丢弃所述广播消息。
步骤S108，所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
通过上述步骤解决了无人机无法获取基准站相关数据从而无法得到精准坐标所导致的问题，提高了无人机的三维差分定位精度。
所述第一无人机发送所述广播消息之后，经过预定时长未接收到来自所述第二无人机的基准站的矫正数据，则所述第一无人机更换在所述广播消息中携带的标识信息，在所述信道发送更换标识信息后的所述广播消息。
所述第一无人机在所述广播消息中携带的两个或两个以上标识信息的情况下，判断接收到的多个矫正数据的先后，采用最先接收到的矫正数据作为使用的矫正数据。
在本实施例中，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行以上实施例中的方法。
上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。
在本实施例中提供了一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制系统，包括：第一无人机和第二无人机，其中，第一无人机用于尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；所述第一无人机用于在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；所述第二无人机用于接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；所述第二无人机用于将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
上述系统或者装置用于实现上述的实施例中的方法的功能，该系统或者装置中的每个模块与方法中的每个步骤相对应，已经在方法中进行过说明的，在此不再赘述。
例如，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。所述第一无人机用于根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；所述第一无人机用于根据所述地理位置获取飞行策略，并根据所述飞行策略进行飞行控制。
又例如，所述第一无人机用于在预先配置的信道发布所述广播消息；所述第二无人机用于周期性监听所述信号以接收所述广播消息；所述第二无人机用于通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。可选地，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述第二无人机用于监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
通过本实施例解决了无人机无法获取基准站相关数据从而无法得到精准坐标所导致的问题，提高了无人机的三维差分定位精度。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制方法，其特征在于，包括：
第一无人机尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；
所述第一无人机在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；
所述第二无人机接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；
所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二无人机将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机之后，所述方法还包括：
所述第一无人机根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；
所述第一无人机根据所述地理位置获取飞行策略，并根据所述飞行策略进行飞行控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
所述第一无人机在预先配置的信道发布所述广播消息；
所述第二无人机周期性监听所述信号以接收所述广播消息；
所述第二无人机通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述方法还包括：
所述第二无人机监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
6.一种基于载波相位三维差分定位的飞行控制系统，其特征在于，包括：第一无人机和第二无人机，其中，
第一无人机用于尝试获取基准站的矫正数据，其中，所述矫正数据包括：所述基准站观测卫星得到的数据和基准站的位置坐标信息；
所述第一无人机用于在未获取到所述矫正数据的情况下，发布广播消息，其中，所述广播消息用于请求矫正数据；
所述第二无人机用于接收到所述广播消息之后，向所述基准站获取所述矫正数据；
所述第二无人机用于将接收到的来自所述基准站的矫正数据发送至所述第一无人机。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一无人机和所述第二无人机均为在同一区域进行植保作业的无人机。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述第一无人机用于根据所述矫正数据和来自定位卫星的数据进行载波相位三维差分定位，得到所述第一无人机的地理位置；
所述第一无人机用于根据所述地理位置获取飞行策略，并根据所述飞行策略进行飞行控制。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于，
所述第一无人机用于在预先配置的信道发布所述广播消息；
所述第二无人机用于周期性监听所述信号以接收所述广播消息；
所述第二无人机用于通过所述信道向所述第一无人机发布所述矫正数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二无人机向所述基准站获取所述矫正数据失败之后，所述第二无人机用于监听所述信道获取在所述信道上发布的所述矫正数据。
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CN116482733A (zh) * 2023-06-26 2023-07-25 银河航天(北京)通信技术有限公司 实现大范围应用载波相位技术的方法、装置及存储介质
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