CN217655294U - 北斗导航定位精度的指标评估装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了北斗导航定位精度的指标评估装置，属于导航定位测试技术领域。现有的北斗定位模块依靠GPS定位数据进行导航定位精度进行测试，无法避免GPS带来的误差影响，本实用新型在无人机上安装待测试北斗定位模块和第一测距传感器，由无人机的电源模块对无人机和无人机的控制器、待测试北斗定位模块和第一测距传感器供电，第一测距传感器设置在无人机的机体前端，还包括标定平台上作为目标物体的标定靶，测试时，待测试北斗定位模块获取无人机的北斗位置信息，第一测距传感器检测无人机与目标物体的距离，通过不同时刻无人机的北斗位置信息变化量和无人机与目标物体的距离变化量进行比较，判断待测试北斗定位模块的导航定位精度。

Description

北斗导航定位精度的指标评估装置

技术领域

本实用新型涉及北斗导航定位精度的指标评估装置，属于导航定位测试技术领域。

背景技术

导航定位精度用于描述系统为用户所提供的位置和用户真实位置在一定置信概率(通常为95％)下的重合程度。一般借助有人机对其进行测试，飞行员驾驶搭载待测试设备的飞机进行各项指标验证飞行。飞行员驾驶飞机进行测试的风险性极高，而对北斗卫星导航定位进行测试，需要从定位精度来准确评估北斗卫星定位模块的定位性能，需要精准按照各设定的经纬高飞行，驾驶员临时更改飞行姿态操作难度大，危险系数高。另外利用有人机进行测试，测试成本也非常高。

目前市面上的无人机产品均配置有GPS定位模块，无人机在航行中可以凭借其进行导航和定位，随着北斗导航定位的日益普及，现在的无人机广泛采用北斗导航定位模块，用户对其导航定位精度提出了很高的要求，供应商需要一种简单可靠的方法对设计的北斗导航定位模块进行评估，以修改装备参数从而实现高精度导航。

公开号CN113031018A的专利文件中提到一种基于无人机的北斗卫星导航系统性能测试装置，通过无人机根据GPS获取的卫星定位数据和地面差分站的GPS差分定位数据来计算GPS位置信息，与北斗卫星导航位置信息进行比较，可以对导航定位精度进行测试。

综上，目前采用GPS对北斗导航定位精度进行测试会受到GPS的误差干扰，对北斗导航定位精度的测试不够准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供北斗导航定位精度的指标评估装置，以准确测试北斗导航定位精度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了北斗导航定位精度的指标评估装置，包括无人机，所述无人机设置有电源模块和控制器，所述电源模块供电连接控制器，其特征在于，所述无人机上还设置有待测试北斗定位模块安装位，所述待测试北斗定位模块安装位包括用于供电连接待测试北斗定位模块安的供电端口和用于通信连接待测试北斗定位模块的通信端口，所述供电端口连接电源模块，所述通信端口与控制器连接；还包括第一测距传感器，所述第一测距传感器设置在无人机的机体前端，用于测量无人机与目标物体的距离，控制器采样连接第一测距传感器；还包括标定平台，所述标定平台包括作为目标物体的标定靶。

在无人机上安装待测试北斗定位模块和第一测距传感器，由无人机的电源模块对无人机和无人机的控制器、待测试北斗定位模块和第一测距传感器供电，第一测距传感器设置在无人机的机体前端，还包括标定平台上作为目标物体的标定靶，测试时，待测试北斗定位模块获取无人机的北斗位置信息，第一测距传感器检测无人机与目标物体的距离，通过不同时刻无人机的北斗位置信息变化量和无人机与目标物体的距离变化量进行比较，判断待测试北斗定位模块的导航定位精度。采用本实用新型可以获得更准确的测试数据，减少了计算带来的误差，提高了测试的可靠性和准确性。

进一步地，在上述装置中，还包括第二测距传感器，所述第二测距传感器的感应端垂直朝下设置，用于测量无人机与地面的距离，所述第二测距传感器与控制器连接。

还可通过第二测距传感器检测无人机与地面的高度，第二测距传感器设置在无人机的机体下方，为保证测得的高度准确，第二测距传感器垂直朝向地面设置，还把测得的高度反馈给控制器，用于待测试北斗定位模块的导航定位精度准确性判断，增强判断的可靠性。

进一步地，在上述装置中，所述标定平台还包括基准RTK，所述基准RTK设置在标定靶上，所述无人机上还设置有机载RTK，所述机载RTK与控制器通信连接。

还通过标定平台上设置的基准RTK检测标定靶的位置信息，通过无人机上设置的机载 RTK检测无人机的位置信息，根据基准RTK与机载RTK测得的数据计算无人机与标定靶之间的相对距离，与第一测距传感器和第二测距传感器检测的数据进行比较，从而判断待测试北斗定位模块的导航定位精度。

进一步地，在上述装置中，第一测距传感器为毫米波雷达传感器。

进一步地，在上述装置中，第二测距传感器为激光测距传感器。

通过毫米波雷达测距传感器检测无人机与目标物体的距离，毫米波雷达穿透云、雨、雾的能力强，抗干扰能力强，可以在复杂气候条件下进行测试，激光测距传感器精度高、测试量程大，适于进行远距离测量。

进一步地，在上述装置中，所述无人机为四旋翼无人机。

进一步地，在上述装置中，所述通信端口通过RS232与控制器通信连接。

进一步地，在上述装置中，所述第一测距传感器通过UART与控制器通信连接。

进一步地，在上述装置中，所述第二测距传感器通过UART与控制器通信连接。

通过RS232和UART进行数据传输可以提高数据传输的准确性，从而保证待测试北斗定位模块测试导航定位精度的可靠性。

进一步地，在上述装置中，所述无人机四周还设置有用于避障的第三测距传感器。

附图说明

图1为本实用新型的无人机示意图；

图2为本实用新型的标定平台示意图；

图3为本实用新型的北斗导航定位精度的指标评估装置结构示意图。

图中1为激光测距传感器，2为毫米波雷达传感器，3为待测试北斗定位模块安装位。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

北斗导航定位精度的指标评估装置，包括无人机和标准平台，如图1所示，在无人机的机体前端安装有毫米波雷达传感器2，用于测量无人机到目标物体的距离，在无人机的机体下端设置有激光测距传感器1，激光测距传感器1的感应端垂直于机体朝下设置，用于测量无人机与地面的距离，在无人机的机体上还设置有待测试北斗定位模块安装位3。标准平台如图2所示，包括竖直设置的标定靶和标定靶上设置的基准RTK，标定靶作为目标物体设定在一定高度的位置，基准RTK与标定靶等高设置，由无人机上的毫米波雷达传感器2来测量无人机与标定靶之间的距离，从而得到无人机到基准RTK的距离。标定平台可以设置在一定高度的建筑或者旗杆上，考虑到信号干扰及无人机的飞行安全，标定平台所在的位置周围应该尽可能的保证空旷，可将标定平台设置在建筑物的顶部。

具体的，如图3所示，无人机包括飞控模块、电源模块、激光测距传感器、毫米波雷达传感器、姿态传感器和数传模块，对待测试北斗定位模块测试时，无人机上还安装有待测试北斗定位模块，无人机上的电源模块对无人机供电，还对飞控模块(控制无人机飞行的控制器)、毫米波雷达传感器和激光传感器供电，还通过待测试北斗定位模块安装位3的供电端口为待测试北斗定位模块供电。激光测距传感器1和毫米波雷达传感器2通过UART 与飞控模块通信连接，待测试北斗定位模块安装位3上的通信端口与飞控模块通过RS232 连接，用于向飞控模块发送北斗定位信息。无人机上还设置有数传模块与飞控模块连接，数传模块用于接收地面控制设备(如遥控器)的控制信号，飞控模块还与无人机的姿态传感器连接，采集无人机的姿态数据从而控制无人机的飞行姿态。此外，在无人机上还设置有机载RTK对无人机进行定位，发送无人机的北斗定位信息给飞控模块。

无人机上还设置有多个用于帮助无人机实现避障功能的毫米波雷达传感器，分别安装在无人机的机体四周，无人机在飞行过程中可以根据这些毫米波雷达传感器检测与障碍物的安全距离反馈给飞控模块，飞控模块根据安全距离的提示，结合导航信息实现安全避障。

通过如何使用本实用新型的北斗导航定位精度的指标评估装置来进一步对其说明：

首先把待测试北斗定位模块安装在无人机的待测试北斗定位模块安装位3上，待测试北斗定位模块的电源端子和通信端子与对应的供电端口和通信端口匹配，设定无人机的飞行参数，飞行高度设置为与标定靶等高，遥控器发送指令启动无人机，使无人机按照预定轨迹飞行。在飞行过程中，毫米波雷达传感器2检测无人机与标定靶之间的距离发送给飞控模块，并且，激光测距传感器1还检测无人机与地面的距离发送给飞控模块。

RTK(Real Time Kinematic)实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分定位测量技术，它由基准站接收机、数据链和流动站接收机三部分组成。标定靶上的基准RTK作为基准站接收机，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给作为流动站的机载RTK。机载RTK接收待测北斗定位模块的定位信号的同时，通过激光测距传感器1和毫米波雷达传感器2测得的无人机与标定靶的位置关系，然后根据相对定位的原理，实时解算出待测北斗定位模块的三维坐标及其精度。

此外，还可以通过如下方法判断待测北斗定位模块的定位精度，无人机上安装的待测北斗定位模块可以与卫星通讯获取无人机在T1时刻的北斗位置信息X1，无人机向标定靶飞行一段距离后获取T2时刻的北斗位置信息X2，在T1时刻毫米波雷达传感器2测得无人机与标定靶之间的距离为S1，激光测距传感器1测得无人机的高度H1，在T2时刻毫米波雷达传感器2测得无人机与标定靶之间的距离为S2，激光测距传感器1测得无人机的高度H2，通过S1和S2的差值、H1和H2的差值，与根据X1和X2计算得到无人机从T1时刻到T2时刻的水平距离和高度差进行比较，来判断待测北斗定位模块的导航定位精度是否准确。

Claims (10)

1.北斗导航定位精度的指标评估装置，包括无人机，所述无人机设置有电源模块和控制器，所述电源模块供电连接控制器，其特征在于，所述无人机上还设置有待测试北斗定位模块安装位，所述待测试北斗定位模块安装位包括用于供电连接待测试北斗定位模块安的供电端口和用于通信连接待测试北斗定位模块的通信端口，所述供电端口连接电源模块，所述通信端口与控制器连接；还包括第一测距传感器，所述第一测距传感器设置在无人机的机体前端，用于测量无人机与目标物体的距离，控制器采样连接第一测距传感器；还包括标定平台，所述标定平台包括作为目标物体的标定靶。

2.根据权利要求1所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，还包括第二测距传感器，所述第二测距传感器的感应端垂直朝下设置，用于测量无人机与地面的距离，所述第二测距传感器与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述标定平台还包括基准RTK，所述基准RTK设置在标定靶上，所述无人机上还设置有机载RTK，所述机载RTK与控制器通信连接。

4.根据权利要求3所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，第一测距传感器为毫米波雷达传感器。

5.根据权利要求4所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，第二测距传感器为激光测距传感器。

6.根据权利要求5所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述无人机为四旋翼无人机。

7.根据权利要求6所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述通信端口通过RS232与控制器通信连接。

8.根据权利要求7所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述第一测距传感器通过UART与控制器通信连接。

9.根据权利要求8所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述第二测距传感器通过UART与控制器通信连接。

10.根据权利要求9所述的北斗导航定位精度的指标评估装置，其特征在于，所述无人机四周还设置有用于避障的第三测距传感器。

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