CN116009029A - 一种无人机差分起降引导系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无人机技术领域，公开了一种无人机差分起降引导系统及其控制方法，包括：差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；指挥控制站将RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式同时分发至地面C波段、地面L波段、地面卫通链路处理终端；C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；飞管计算机对上行链路数据进行监测和处理，将差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；机载差分卫星导航设备实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。这样可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性。

Description

一种无人机差分起降引导系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机差分起降引导系统及其控制方法。

背景技术

近年来，大中型无人机以其低成本、高效能，在执行特殊任务中发挥越来越重要的作用，应用前景广阔。相较于有人机，由于存在上百毫秒的链路延时，飞行员无法对无人机进行实时操控，主要由飞管计算机对无人机的起降过程进行自主控制。而要想实现安全的自主起降，必须依赖于稳定可靠的起降引导技术。

受制于平台搭载能力以及系统成本等限制，现有的大中型无人机通常直接采用差分卫星定位技术实现高精度起降引导。目前，广泛使用的基于数传电台的无人机差分起降引导系统的组成和工作原理如图1所示。它由地面差分卫星基准站设备和机载差分卫星设备组成；其中地面差分卫星基准站设备主要包括：地面差分卫星基准接收机、地面卫星测绘天线、地面数传发射电台、地面电台发射天线以及设备之间的连接电缆；机载差分卫星导航设备主要包括：机载差分卫星接收机、机载卫星航空天线、机载数传接收电台、机载电台接收天线以及设备之间的连接电缆。地面差分卫星基准接收机已事先测知地面卫星测绘天线精准位置，并实时观测和记录导航卫星的原始数据定位信息，通过对两者信息进行计算处理生成差分修正信息报文，周期性发送给地面数传发射电台。地面数传发射电台与机载数传接收电台组成差分卫星无线数据链，机载数传接收电台将接收到的地面数传发射电台输出的差分修正信息报文周期性地发送给机载差分卫星设备，从而实现定位。

但是，上述系统主要依赖数传电台进行差分修正信息的传输，而这些地面数传发射电台、机载数传接收电台基本上是普通的全向电台，无人机从不同方位向着陆机场进行近进的时候，均是被动地接收地面数传发射电台向空间中广播的差分修正信息，无定向跟踪能力。由于数传电台功率小、作用距离短、易受遮挡、易受干扰，一旦面临复杂的电磁环境(存在干扰)及地理环境(通视环境较差)，无人机就难以保持与地面数传发射电台之间的稳定跟踪和差分修正信息接收，机载差分卫星导航设备容易丢失差分修正信息而导致定位精度降级，存在较大的着陆安全隐患。

因此，如何解决基于数传电台的差分起降引导技术的上述问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机差分起降引导系统及其控制方法，可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性。其具体方案如下：

一种无人机差分起降引导系统，包括：地面设备和机载设备；所述地面设备包括差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；所述机载设备包括C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备；其中，

所述差分基准站，用于将RTCM差分报文通过UDP网络发送至所述指挥控制站；

所述指挥控制站，用于将获取到的所述RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式分发至所述地面C波段链路处理终端、所述地面L波段链路处理终端和所述地面卫通链路处理终端；

所述C波段收发组合、所述L波段收发组合、所述卫通收发组合，用于实时接收来自地面的上行链路数据并传输至所述飞管计算机；

所述飞管计算机，用于对接收的所述上行链路数据进行监测和处理，将满足设定条件的差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；

所述机载差分卫星导航设备，用于实时利用所述差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述地面C波段链路处理终端与所述C波段收发组合、所述地面L波段链路处理终端与所述L波段收发组合共同构成双余度视距链路；所述双余度视距链路的主链路为配备C定向天线的C链路，备份链路为配备L全向天线的L链路；

所述地面卫通链路处理终端与所述卫通收发组合构成单余度卫通链路；所述单余度卫通链路使用Ku频段通信卫星进行信号中继。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述差分基准站集成在所述指挥控制站中；

所述差分基准站包括卫星导航天线、基准差分卫星导航接收机和UPS电源。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述差分基准站，还用于按照每包设定字节数的数据长度对所述基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足所述设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述指挥控制站，具体用于获取分包后的所述RTCM差分报文，将每个差分数据包打上帧识别码后分发至所述地面C波段链路处理终端、所述地面L波段链路处理终端、所述地面卫通链路处理终端。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述飞管计算机，具体用于判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，所述C波段收发组合、所述L波段收发组合、所述卫通收发组合，具体用于将所述上行链路数据通过独立的RS422串口传输至所述飞管计算机。

本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法，包括：

差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；

指挥控制站将获取到的所述RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式同时分发至地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端、地面卫通链路处理终端；

C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；

飞管计算机对所述上行链路数据进行状态监测，并对差分数据包的完好性进行监控，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；

所述机载差分卫星导航设备实时利用所述差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法中，差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站，具体包括：

差分基准站按照每包设定字节数的数据长度对所述基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足所述设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器；

差分基准站将分包后的RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站。

优选地，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法中，飞管计算机将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备，具体包括：

飞管计算机判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；

若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；

若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；

若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种无人机差分起降引导系统，包括：地面设备和机载设备；地面设备包括差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；机载设备包括C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备；其中，差分基准站，用于将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；指挥控制站，用于将获取到的RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式同时分发至地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合，用于实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；飞管计算机，用于对接收的上行链路数据进行监测和处理，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；机载差分卫星导航设备，用于实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

本发明提供的上述无人机差分起降引导系统，通过差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端、地面卫通链路处理终端、C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备的硬件架构，可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性，很好地解决目前广泛使用的大中型无人机差分起降引导系统存在的数传电台功率小、作用距离短、易受遮挡、易受干扰等问题。

此外，本发明还针对无人机差分起降引导系统提供了相应的控制方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该方法具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的基于数传电台的无人机差分起降引导系统的组成和工作原理示意图；

图2为本发明实施例提供的无人机差分起降引导系统的组成和信息流示意图；

图3为本发明实施例提供的飞管计算机差分修正信息监控、处理、分发逻辑示意图；

图4为本发明实施例提供的无人机差分起降引导系统的故障模式转换示意图；

图5为本发明实施例提供的无人机差分起降引导系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种无人机差分起降引导系统，如图2所示，包括：地面设备和机载设备；地面设备包括差分基准站1、指挥控制站2、地面C波段链路处理终端3、地面L波段链路处理终端4和地面卫通链路处理终端5；机载设备包括C波段收发组合6、L波段收发组合7、卫通收发组合8、飞管计算机9和机载差分卫星导航设备；其中，

差分基准站1，用于将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站2；

指挥控制站2，用于将获取到的RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式分发至地面C波段链路处理终端3、地面L波段链路处理终端4和地面卫通链路处理终端5；

C波段收发组合6、L波段收发组合7、卫通收发组合8，用于实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机9；

飞管计算机9，用于对接收的上行链路数据进行监测和处理，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；

机载差分卫星导航设备，用于实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，通过差分基准站1、指挥控制站2、地面C波段链路处理终端3、地面L波段链路处理终端4、地面卫通链路处理终端5、C波段收发组合6、L波段收发组合7、卫通收发组合8、飞管计算机9和机载差分卫星导航设备的硬件架构，可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性，很好地解决目前广泛使用的大中型无人机差分起降引导系统存在的数传电台功率小、作用距离短、易受遮挡、易受干扰等问题。

需要指出的是，在本发明中，为了增加机载差分卫星起降引导系统的故障容忍能力，优选地，可以采用三个机载差分卫星导航设备(图2示出了机载差分卫星导航设备01、02、03)，实现三余度备份。当机载差分卫星导航设备设置为一个时，故障容忍能力过低，设备失效将直接导致系统失效；超过三个以后，设备个数的增加不会显著提高系统可靠性，性价比不高。当机载差分卫星导航设备设置为两个时，具备一定的故障容忍能力，但是可靠性没有三余度高。关于机载差分卫星导航设备的具体个数可以根据实际情况而定，在此不做限定。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，地面C波段链路处理终端3与C波段收发组合6、地面L波段链路处理终端4与L波段收发组合7共同构成双余度视距链路；双余度视距链路的主链路为配备C定向天线的C链路，备份链路为配备L全向天线的L链路；地面卫通链路处理终端5与卫通收发组合8构成单余度卫通链路；单余度卫通链路使用Ku频段通信卫星进行信号中继。这样可以利用双余度视距链路和单余度卫通链路可以提高在复杂电磁环境(存在干扰)及地理环境(通视环境较差)下无人机的起降安全。

需要说明的是，链路系统是无人机系统的重要组成部分，具有遥控、遥测、跟踪定位和信息传输等功能，具备同时下传载荷信息的能力。本发明所提出了一种复合链路，由双余度(C波段+L波段)视距链路+单余度(Ku波段)卫通链路构成，通过三余度配置以提高整个链路系统的可靠性、传输稳定性及抗干扰能力。其中C链路是系统主用链路，配备C定向天线，具备定向稳定跟踪能力，作用距离300km。L链路作为C链路的备份，配备L全向天线，具备全向跟踪能力，在不完全遮挡的条件下可以克服大部分地形(山峰、建筑)的影响，作用距离300km。卫通链路使用Ku频段通信卫星进行信号中继，配备Ku定向天线，具备定向稳定跟踪能力，在超视距范围内实现无人机和地面站之间的信息传输，作用距离≥300km。此外上述视距/卫通链路均采用扩频、跳频、数据加密等各种技术提高抗干扰防劫持能力。因此，相较于普通的数传电台，本发明的复合链路具有传输距离远、可靠性高、难以破解、抗干扰能力强、定向/全向双模式跟踪等各种优点，可以确保无人机(尤其是中大型无人机)差分修正信息传输的稳定性及可靠性。

具体地，如图2所示，差分基准站1将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站2的网络交换机，指挥控制站2指令编码软件周期性访问差分报文端口，将获取到的RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式同时分发至地面C波段链路处理终端3、地面L波段链路处理终端4、地面卫通链路处理终端5，最终通过C/L/卫通三条独立的链路传输至无人机端。在无人机端，C波段收发组合6、L波段收发组合7、卫通收发组合8实时接收来自地面的上行链路数据，并通过独立的RS422串口将上行链路数据传输至飞管计算机9。飞管计算机9对C/L/卫通链路上行数据进行状态监测，并对差分数据包的完好性进行监控，将满足条件的差分报文同时转发至机载差分卫星导航设备01、02、03。机载差分卫星导航设备01、02、03实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分(RTK)，削弱卫星定位存在的轨道误差、时钟误差、星历误差、电离层误差以及对流层延时误差,从而实现高精度定位。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，如图2所示，C波段收发组合6、L波段收发组合7、卫通收发组合8，具体用于将上行链路数据通过独立的RS422串口传输至飞管计算机9。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，地面可以配置一台差分基准站1，差分基准站1集成在指挥控制站2中。差分基准站1可以包括卫星导航天线、基准差分卫星导航接收机和UPS电源，具备卫星导航信号接收、基准点标定、计算差分修正信息、差分修正信息播发与闭环检测等功能。差分修正信息采用RTCM V3报文格式，报文内容为RTCM 1006(基准点坐标信息)、RTCM 1074(GPS原始观测量)、RTCM1124(BDS原始观测量)，并且报文内容支持自主配置功能。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，差分基准站1，还可以用于按照每包设定字节数的数据长度对基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器。进一步地，指挥控制站2，具体可以用于获取分包后的RTCM差分报文，将每个差分数据包打上帧识别码后分发至地面C波段链路处理终端3、地面L波段链路处理终端4、地面卫通链路处理终端5。

需要说明的是，本发明通过无人机控制链路实现差分修正数据的上行传输，并且通过定向+全向、视距+卫通的非相似余度配置保持整个链路的可靠性。但是由于无人机链路传输能力的限制，本发明在不影响正常上行遥控数据传输的基础上，每次能够额外传输的差分修正数据长度定义为53字节，见表一。

表一差分修正信息帧定义

对于GPS系统RTCM 1074和BDS系统RTCM 1124报文来说，基准差分卫星导航接收机的搜星数越多，报文长度越长，可达到100甚至200字节以上。因此，差分基准站1需要对内嵌的基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，以满足链路传输要求。

具体分包逻辑可以为按每50字节一包的数据长度对完整RTCM差分报文进行分包处理，不足50字节的部分用0补全。一个完整的RTCM差分报文分包后，需对各个差分修正信息帧添加两个字节的附加信息，便于传输过程中对各个差分数据帧的状态进行监控。附加信息的定义如下：

附加信息一(uint8)：

低四位表示：差分帧序号，即当前帧为完整RTCM报文的第几帧，比如1；

高四位表示：差分帧总帧数，即完整RTCM报文的总帧数，比如4；

比如一个长度为180字节的RTCM报文，分成四包后的附加信息依次如下：0x41,0x42,0x43,0x44。

附加信息二：帧计数器，0-255循环；

差分基准站1将分包后的RTCM差分报文依次传输至指挥控制站2网络交换机，指令编码软件对每个差分数据包打上帧识别码(0x76)后依次分发至C/L/卫通地面链路终端，通过C/L/卫通链路传输至无人机端。

这样设计合理可行的差分报文分包逻辑，可以很好地解决RTCM差分报文数据量过大对于链路传输的影响。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统中，飞管计算机9，具体可以用于判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

具体地，无人机端通过飞管计算机9对地面链路上行的差分修正数据进行监控、管理和分发，克服了直接通过机载数传差分电台将差分修正信息传输至机载差分卫星导航设备的单点故障影响，避免一个数传链路失效导致一个差分卫星导航设备降级为单点定位状态，可以维持整个系统差分定位状态的稳健性。

如图3所示，飞管计算机9差分修正信息监控、处理、分发逻辑具体实现如下：

链路数据从上电工作的三条链路中，按如下处理逻辑选择一路数据使用：优先使用具有定向跟踪能力的链路，按C/卫通/L的顺序，若其中某条链路无串口通讯故障，则选择其数据作为“链路串口表决有效数据”，并记录链路串口数据源。“链路串口表决有效数据”可以理解为：链路系统一共由C/L/卫通三条互为备份的物理链路构成，其机载终端分别通过独立的串口向飞机管理计算机发送相同的数据，在同一时刻，飞机管理计算机只需要从三条链路串口数据中按表决规则选取一条可用的链路数据作为链路串口表决有效数据，供相关软件逻辑使用。

若“链路串口表决有效数据”的帧识别码＝0x76(差分数据帧)，则进行后续逻辑，否则退出；

判断“链路串口表决有效数据”中差分帧序号及总帧数、差分帧计数器的如下状态：

若当前拍差分帧计数器值和前一拍差分帧计数器值不相等，则进行后续逻辑，否则退出。在实际应用中，前拍差分帧计数器值初始化为0。

若差分帧序号等于1，则按照VMC至机载差分卫星导航设备1/2/3的通讯协议格式，将“链路串口表决有效数据”中设定字节数(如50字节)的差分修正数据同时填充至“VMC输出至机载差分卫星导航设备01串口数据”、“VMC输出至机载差分卫星导航设备02串口数据”、“VMC输出至机载差分卫星导航设备03串口数据”中，并将“链路差分数据发送允许标志字”置1(1表示允许发送，初始化为1)。这里的“链路差分数据发送允许标志字”指的是软件设计中自定义的状态字，用于判断是否将差分数据转发至机载差分卫星导航设备。

若差分帧序号不等于1，比较当前差分帧计数器值和前一拍差分帧计数器值。若连续，并且“链路差分数据发送允许标志字”等于1，则按照VMC至机载差分卫星导航设备01/02/03的通讯协议格式，将“链路串口表决有效数据”中设定字节数(如50字节)的差分修正数据同时填充至“VMC输出至机载差分卫星导航设备01串口数据”、“VMC输出至机载差分卫星导航设备02串口数据”、“VMC输出至机载差分卫星导航设备03串口数据”中；若连续，但是“链路差分数据发送允许标志字”不等于1，则退出。若不连续，则将“链路差分数据发送允许标志字”置0(0表示禁止发送)，退出。

若飞管计算机9空中掉电重启，“链路差分数据发送允许标志字”初始化仍为1，前拍差分帧计数器值初始化仍为0。

在本发明中，如图4所示，无人机端通过飞管计算机9对地面链路上行的差分修正数据进行监控、管理和分发，实现了差分引导的三余度配置。正常情况下优先使用C链路上行的差分修正数据，L链路和卫通链路上行差分修正数据处于热备份状态，只要一条链路有效，机载差分卫星导航设备01/02/03均能收到有效的差分修正数据，可以显著提高差分引导系统的余度等级，避免了一次故障引起整个无人机差分引导系统余度降级，显著提高了故障容忍能力，给无人机起降阶段的安全性提供了保证。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种无人机差分起降引导系统的控制方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种无人机差分起降引导系统相似，因此该方法的实施可以参见无人机差分起降引导系统的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的无人机差分起降引导系统的控制方法，如图5所示，具体包括以下步骤：

S501、差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；

S502、指挥控制站将获取到的RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式分发至地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端、地面卫通链路处理终端；

S503、C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；

S504、飞管计算机对上行链路数据进行状态监测，并对差分数据包的完好性进行监控，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；

S505、机载差分卫星导航设备实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法中，可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性，很好地解决目前广泛使用的大中型无人机差分起降引导系统存在的数传电台功率小、作用距离短、易受遮挡、易受干扰等问题。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法中，步骤S501差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站，具体可以包括：首先，差分基准站按照每包设定字节数的数据长度对基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器；然后，差分基准站将分包后的RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述无人机差分起降引导系统的控制方法中，步骤S504飞管计算机将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备，具体可以包括：飞管计算机判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

关于上述各步骤更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的控制方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

综上，本发明实施例提供的一种无人机差分起降引导系统及其控制方法，包括：地面设备和机载设备；地面设备包括差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；机载设备包括C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备；其中，差分基准站，用于将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；指挥控制站，用于将获取到的RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式同时分发至地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合，用于实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；飞管计算机，用于对接收的上行链路数据进行监测和处理，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；机载差分卫星导航设备，用于实时利用差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。上述无人机差分起降引导系统通过差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端、地面卫通链路处理终端、C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备的硬件架构，可以实现无人机的多余度长基线差分引导，提高差分修正信息传输的稳定性，保证无人机的起降安全性，很好地解决目前广泛使用的大中型无人机差分起降引导系统存在的数传电台功率小、作用距离短、易受遮挡、易受干扰等问题。此外，本发明还针对无人机差分起降引导系统提供了相应的控制方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该方法具有相应的优点。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的无人机差分起降引导系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无人机差分起降引导系统，其特征在于，包括：地面设备和机载设备；所述地面设备包括差分基准站、指挥控制站、地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端和地面卫通链路处理终端；所述机载设备包括C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合、飞管计算机和机载差分卫星导航设备；其中，

所述差分基准站，用于将RTCM差分报文通过UDP网络发送至所述指挥控制站；

所述指挥控制站，用于将获取到的所述RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式分发至所述地面C波段链路处理终端、所述地面L波段链路处理终端和所述地面卫通链路处理终端；

所述C波段收发组合、所述L波段收发组合、所述卫通收发组合，用于实时接收来自地面的上行链路数据并传输至所述飞管计算机；

所述飞管计算机，用于对接收的所述上行链路数据进行监测和处理，将满足设定条件的差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；

所述机载差分卫星导航设备，用于实时利用所述差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

2.根据权利要求1所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述地面C波段链路处理终端与所述C波段收发组合、所述地面L波段链路处理终端与所述L波段收发组合共同构成双余度视距链路；所述双余度视距链路的主链路为配备C定向天线的C链路，备份链路为配备L全向天线的L链路；

所述地面卫通链路处理终端与所述卫通收发组合构成单余度卫通链路；所述单余度卫通链路使用Ku频段通信卫星进行信号中继。

3.根据权利要求1所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述差分基准站集成在所述指挥控制站中；

所述差分基准站包括卫星导航天线、基准差分卫星导航接收机和UPS电源。

4.根据权利要求3所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述差分基准站，还用于按照每包设定字节数的数据长度对所述基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足所述设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器。

5.根据权利要求4所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述指挥控制站，具体用于获取分包后的所述RTCM差分报文，将每个差分数据包打上帧识别码后分发至所述地面C波段链路处理终端、所述地面L波段链路处理终端、所述地面卫通链路处理终端。

6.根据权利要求5所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述飞管计算机，具体用于判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

7.根据权利要求6所述的无人机差分起降引导系统，其特征在于，所述C波段收发组合、所述L波段收发组合、所述卫通收发组合，具体用于将所述上行链路数据通过独立的RS422串口传输至所述飞管计算机。

8.一种如权利要求1至7任一项所述无人机差分起降引导系统的控制方法，其特征在于，包括：

差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站；

指挥控制站将获取到的所述RTCM差分报文按照设定的链路数据帧格式分发至地面C波段链路处理终端、地面L波段链路处理终端、地面卫通链路处理终端；

C波段收发组合、L波段收发组合、卫通收发组合实时接收来自地面的上行链路数据并传输至飞管计算机；

飞管计算机对所述上行链路数据进行状态监测，并对差分数据包的完好性进行监控，将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备；

所述机载差分卫星导航设备实时利用所述差分修正信息进行伪距差分和实时动态载波相位差分。

9.根据权利要求8所述的无人机差分起降引导系统的控制方法，其特征在于，差分基准站将RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站，具体包括：

差分基准站按照每包设定字节数的数据长度对所述基准差分卫星导航接收机输出的完整RTCM差分报文进行实时分包处理，不足所述设定字节数的部分用0补全；在分包处理后，对各个差分修正信息帧添加差分帧序号、差分帧总帧数和差分帧计数器；

差分基准站将分包后的RTCM差分报文通过UDP网络发送至指挥控制站。

10.根据权利要求9所述的无人机差分起降引导系统的控制方法，其特征在于，飞管计算机将满足设定条件的差分修正信息转发至机载差分卫星导航设备，具体包括：

飞管计算机判断当前拍差分帧计数器值是否与前一拍差分帧计数器值相等；

若不相等，则判断差分帧序号是否等于1；

若是，则将差分修正信息发送允许标志设置为1，并将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若否，则判断当前拍差分帧计数器值与前一拍差分帧计数器值是否连续；

若连续且差分修正信息发送允许标志为1，则将差分修正信息转发至所述机载差分卫星导航设备；若不连续，则将差分修正信息发送允许标志设置为0。

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