WO2018076723A1 - 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统 - Google Patents

一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2018076723A1
WO2018076723A1 PCT/CN2017/089129 CN2017089129W WO2018076723A1 WO 2018076723 A1 WO2018076723 A1 WO 2018076723A1 CN 2017089129 W CN2017089129 W CN 2017089129W WO 2018076723 A1 WO2018076723 A1 WO 2018076723A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control system
cors
unit
data
positioning
Prior art date
Application number
PCT/CN2017/089129
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
董胜飞
王杰俊
李彩萌
谢华忠
何伟
Original Assignee
上海华测导航技术股份有限公司
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
Priority to CN201610957088.5 priority Critical
Priority to CN201610957088.5A priority patent/CN107991699A/zh
Application filed by 上海华测导航技术股份有限公司 filed Critical 上海华测导航技术股份有限公司
Publication of WO2018076723A1 publication Critical patent/WO2018076723A1/zh

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40Correcting position, velocity or attitude
    • G01S19/41Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/48Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0047Navigation or guidance aids for a single aircraft
    • G08G5/0069Navigation or guidance aids for a single aircraft specially adapted for an unmanned aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2201/00Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor
    • B64C2201/14Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor characterised by flight control
    • B64C2201/141Unmanned aerial vehicles; Equipment therefor characterised by flight control autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Abstract

一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,包括:MEMS传感单元(2),用于采集角速度、线速度、气压和磁场数据;GNSS定位单元(3),用于获取GNSS定位数据;网络通讯单元(4),用于获取CORS差分数据;姿态/导航控制单元(5),用于控制无人机的姿态和导航;主控单元(1),用于各功能单元间的数据处理、数据融合、系统控制操作;利用3G网络,获取CORS基站差分数据,实现飞控系统的RTK差分定位,可以满足高端消费无人机、专业测绘无人机厘米级定位精度的需求;相比自架基站,电台传输差分数据的RTK差分定位方案,采用CORS网络获取差分更加快捷、高效,也消除了电台传输方式远距离定位精度降低、电台通信距离有限的弊端,也符合未来RTK差分数据网络化的发展趋势。

Description

一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统 技术领域

本发明涉及GNSS接收机测量领域,具体涉及到一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统。

背景技术

随着信息技术的发展,无人机已经由军工领域进入到消费电子领域,尤其是旋翼类无人机市场近几年呈现出井喷式增长,相应的测绘、航拍等专业领域对无人机的需求也愈来愈强烈。不同于玩具无人机的手动操控,高端消费无人机、专业测绘无人机等对无人机的自动化、飞行精度要求愈来愈高,而飞控系统对位置信息的精确计算就成了其关键。

目前,无人机定位通常采用GPS单点定位,定位精度在米级,远远达不到专业测绘厘米级位置精度的要求。采用RTK差分的飞控系统,无疑成了当下高精度定位的最佳方案。目前市场上现有的RTK差分飞控系统,多采用自架基站,电台传输差分数据的RTK差分定位方案,需要地面高精度RTK基站支持,也具有远距离定位精度降低、电台通信距离有限的弊端。随着CORS基站国内覆盖率的不断提高,无人机通过3G(或2G/4G)移动网络,获取CORS网络差分数据解算高精度位置信息成为可能。

发明内容

本发明提供了一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,包括:

MEMS传感单元,用于采集角速度、线速度、气压和磁场数据;

GNSS定位单元,用于获取GNSS定位数据;

网络通讯单元,用于获取CORS差分数据;

姿态/导航控制单元,用于控制无人机的姿态和导航;

主控单元,所述主控单元包括第一解算模块、第二解算模块、第三解算模块,

所述第一解算模块连接所述MEMS传感单元,用于根据接收到的角速度、线速度、气压和磁场数据进行姿态、方向和高度解算;

所述第二解算模块连接所述GNSS定位单元和所述网络通讯单元,用于根据接收到的定位数据和CORS差分数据进行RTK位置解算;

所述第三解算模块连接所述第一解算模块和所述第二解算模块,用于根据所述第一解算模块和所述第二解算模块的解算数据输出姿态/导航控制指令至所述姿态/导航控制单元。

上述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其中,所述MEMS传感单元包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计。

上述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其中,所述网络通讯单元为2G、3或4G通讯单元。

上述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其中,所述无人机飞控系统还包括无线遥控单元,与所述主控单元连接,所述无线遥控单元用于接收外部遥控器发送的遥控指令,并将遥控指令传输到主控单元,主控单元对遥控指令进行转换后发送至姿态/导航控制单元。

上述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其中,所述无人机飞控系统还包括扩展IO端,所述扩展IO端与所述主控单元的功能扩展模块相连;

通过所述扩展IO端将外接的扩展设备接入到无人机飞控系统。

上述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其中,无人机飞控系统还包括监控模块,所述监控模块与所述主控单元相连;

所述监控模块设有摄像头。

本发明利用3G移动网络,获取CORS基站差分数据,实现飞控系统的RTK差分定位,可以满足高端消费无人机、专业测绘无人机厘米级定位精度的需求。相比自架基站,电台传输差分数据的RTK差分定位方案,采用CORS 网络获取差分更加快捷、高效,也消除了电台传输方式远距离定位精度降低、电台通信距离有限的弊端,也符合未来RTK差分数据网络化的发展趋势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,包括:

MEMS传感单元2,用于采集角速度、线速度、气压和磁场数据;

GNSS定位单元3,用于获取GNSS定位数据;用于获取GNSS定位数据,与从CORS网络获取的差分数据进行RTK解算,以获取厘米级高精度的定位信息;

网络通讯单元4,用于实现无人机的网络通讯,登录CORS系统,获取差分数据,此外,在实际应用中,也可根据需要利用移动网络扩展远程监控功能;

姿态/导航控制单元5,用于控制无人机的姿态和导航;通过导航控制单 元用于控制无人机电机、舵机转速、转角,实现对无人机的导航控制;

主控单元1,所述主控单元1包括第一解算模块1a、第二解算模块1b、第三解算模块1c;

所述第一解算模块1a连接所述MEMS传感单元2,用于根据接收到的角速度、线速度、气压和磁场数据进行姿态、方向和高度解算;

所述第二解算模块1b连接所述GNSS定位单元3和所述网络通讯单元4,用于根据接收到的定位数据和CORS差分数据进行RTK位置解算;

所述第三解算模块1c连接所述第一解算模块1a和所述第二解算模块1b,用于根据所述第一解算模块1a和所述第二解算模块1b的解算数据输出姿态/导航控制指令至所述姿态/导航控制单元5。

在本发明一可选的实施例中,所述MEMS传感单元2包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计。

在本发明一可选的实施例中,所述网络通讯单元4为2G、3或4G通讯单元。

在本发明一可选的实施例中,所述无人机飞控系统还包括无线遥控单元1d,与所述主控单元1连接,所述无线遥控单元1d用于接收外部遥控器6发送的遥控指令,并将遥控指令传输到主控单元1,主控单元1对遥控指令进行转换后发送至姿态/导航控制单元5。

在本发明一可选的实施例中,所述无人机飞控系统还包括扩展IO端1e,所述扩展IO端1e与所述主控单元1的功能扩展模块相连;通过所述扩展IO端1e将外接的扩展设备7接入到无人机飞控系统,例如拓展航拍、植保等其他设备。

在本发明一可选的实施例中,无人机飞控系统还包括监控模块(未示出),所述监控模块与所述主控单元1相连,用于在无人机航行过程中采集监控数据,其中,所述监控模块设有摄像头。

本发明利用3G移动网络,获取CORS基站差分数据,实现飞控系统的RTK差分定位,可以满足高端消费无人机、专业测绘无人机厘米级定位精度 的需求。相比自架基站,电台传输差分数据的RTK差分定位方案,采用CORS网络获取差分更加快捷、高效,也消除了电台传输方式远距离定位精度降低、电台通信距离有限的弊端,也符合未来RTK差分数据网络化的发展趋势。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

  1. 一种基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其特征在于,包括:
    MEMS传感单元,用于采集角速度、线速度、气压和磁场数据;
    GNSS定位单元,用于获取GNSS定位数据;
    网络通讯单元,用于获取CORS差分数据;
    姿态/导航控制单元,用于控制无人机的姿态和导航;
    主控单元,所述主控单元包括第一解算模块、第二解算模块、第三解算模块,
    所述第一解算模块连接所述MEMS传感单元,用于根据接收到的角速度、线速度、气压和磁场数据进行姿态、方向和高度解算;
    所述第二解算模块连接所述GNSS定位单元和所述网络通讯单元,用于根据接收到的定位数据和CORS差分数据进行RTK位置解算;
    所述第三解算模块连接所述第一解算模块和所述第二解算模块,用于根据所述第一解算模块和所述第二解算模块的解算数据输出姿态/导航控制指令至所述姿态/导航控制单元。
  2. 如权利要求1所述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其特征在于,所述MEMS传感单元包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计。
  3. 如权利要求1所述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其特征在于,所述网络通讯单元为2G、3或4G通讯单元。
  4. 如权利要求1所述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其特征在于,所述无人机飞控系统还包括无线遥控单元,与所述主控单元连接,所述无线遥控单元用于接收外部遥控器发送的遥控指令,并将遥控指令传输到主控单元,主控单元对遥控指令进行转换后发送至姿态/导航控制单元。
  5. 如权利要求4所述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其特征在于,所述无人机飞控系统还包括扩展IO端,所述扩展IO端与所述主控单元的功能扩展模块相连;
    通过所述扩展IO端将外接的扩展设备接入到无人机飞控系统。
  6. 如权利要求1所述的基于CORS网络差分定位的无人机飞控系统,其 特征在于,无人机飞控系统还包括监控模块,所述监控模块与所述主控单元相连;
    所述监控模块设有摄像头。
PCT/CN2017/089129 2016-10-27 2017-06-20 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统 WO2018076723A1 (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610957088.5 2016-10-27
CN201610957088.5A CN107991699A (zh) 2016-10-27 2016-10-27 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17863877.1A EP3489721A1 (en) 2016-10-27 2017-06-20 Unmanned aerial vehicle flight control system based on cors network differential positioning
US16/314,681 US20190243389A1 (en) 2016-10-27 2017-06-20 Flight control system of unmanned aerial vehicle with differential positioning based on cors network
RU2019107887A RU2704614C1 (ru) 2016-10-27 2017-06-20 Система управления полетом беспилотного летательного аппарата с дифференциальным позиционированием на основе сети cors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018076723A1 true WO2018076723A1 (zh) 2018-05-03

Family

ID=62024253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2017/089129 WO2018076723A1 (zh) 2016-10-27 2017-06-20 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190243389A1 (zh)
EP (1) EP3489721A1 (zh)
CN (1) CN107991699A (zh)
RU (1) RU2704614C1 (zh)
WO (1) WO2018076723A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6408226B1 (en) * 2001-04-24 2002-06-18 Sandia Corporation Cooperative system and method using mobile robots for testing a cooperative search controller
CN1869630A (zh) * 2006-04-19 2006-11-29 吉林大学 完备汽车运动状态测量系统
CN103559805A (zh) * 2013-10-29 2014-02-05 福州易联星拓通信科技有限公司 基于北斗及惯性导航的高精度3g视频车载定位系统
CN105607093A (zh) * 2015-12-20 2016-05-25 上海华测导航技术股份有限公司 一种组合导航系统及获取导航坐标的方法
CN206178157U (zh) * 2016-10-27 2017-05-17 上海华测导航技术股份有限公司 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3751021B2 (ja) * 1994-04-19 2006-03-01 ノースロップ グラマン コーポレーション 航空機位置探索及び識別システム
RU2562890C2 (ru) * 2013-06-14 2015-09-10 Открытое акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (ОАО "МНИРТИ") Способ управления беспилотным летательным аппаратом
CN105823469A (zh) * 2016-03-17 2016-08-03 李德仁 一种gnss高精度辅助无人机空三测量方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6408226B1 (en) * 2001-04-24 2002-06-18 Sandia Corporation Cooperative system and method using mobile robots for testing a cooperative search controller
CN1869630A (zh) * 2006-04-19 2006-11-29 吉林大学 完备汽车运动状态测量系统
CN103559805A (zh) * 2013-10-29 2014-02-05 福州易联星拓通信科技有限公司 基于北斗及惯性导航的高精度3g视频车载定位系统
CN105607093A (zh) * 2015-12-20 2016-05-25 上海华测导航技术股份有限公司 一种组合导航系统及获取导航坐标的方法
CN206178157U (zh) * 2016-10-27 2017-05-17 上海华测导航技术股份有限公司 一种基于cors网络差分定位的无人机飞控系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None
YONG, BIN ET AL.: "Research on Flight Control System for Small UAV Based on MEMS", SCIENCE -ENGINEERING (B), CHINA MASTER'S THESES FULL-TEXT DATABASE, vol. 19, no. 24, 15 July 2014 (2014-07-15), pages 31 - 35 , 37, 4, XP009514169, ISSN: 1674-0246 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190243389A1 (en) 2019-08-08
EP3489721A1 (en) 2019-05-29
CN107991699A (zh) 2018-05-04
RU2704614C1 (ru) 2019-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9518821B2 (en) Vehicle control system
Meier et al. Pixhawk: A system for autonomous flight using onboard computer vision
Chao et al. Autopilots for small unmanned aerial vehicles: a survey
US9958875B2 (en) Autonomous cargo delivery system
EP3103043B1 (en) Multi-sensor environmental mapping
EP1898181A1 (en) Method and system for autonomous vehecle navigation
WO2016138690A1 (zh) 基于智能终端的体感飞行操控系统及终端设备
Cho et al. Wind estimation and airspeed calibration using a UAV with a single-antenna GPS receiver and pitot tube
KR101326889B1 (ko) 이동 기준국을 이용한 차량간 상대 위치 제어 방법 및 그 시스템
Wang et al. Integration of GPS/INS/vision sensors to navigate unmanned aerial vehicles
US10060746B2 (en) Methods and systems for determining a state of an unmanned aerial vehicle
CN101598557B (zh) 一种应用于无人驾驶飞机的组合导航系统
Jang et al. Automation of small UAVs using a low cost MEMS sensor and embedded computing platform
US10240930B2 (en) Sensor fusion
WO2016138687A1 (zh) 多旋翼飞行器的控制系统、终端及机载飞控系统
JP6080189B2 (ja) インラインセンサの較正方法及び較正装置
KR101117207B1 (ko) 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템
CN102707725B (zh) 固定翼自动导航飞行控制系统及其使用方法
US9905060B2 (en) System and method for data recording and analysis
JP6395362B2 (ja) 分散された位置の識別
US8315794B1 (en) Method and system for GPS-denied navigation of unmanned aerial vehicles
CN105793792B (zh) 无人机的飞行辅助方法和系统、无人机和移动终端
CN201429796Y (zh) 无人直升机自动飞行控制系统电路
US20050040985A1 (en) System and method for providing improved accuracy relative positioning from a lower end GPS receiver
US9085354B1 (en) Systems and methods for vertical takeoff and/or landing

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17863877

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 2017863877

Country of ref document: EP

Effective date: 20190222

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE