CN112558111B - 一种无人机定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人机定位方法和装置，本发明通过根据监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标，当确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站时，则获取与目标基站对应的修正函数，并利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息，防止出现因为基站故障而导致无人机定位不准确的情况，与此同时，即便确定出现故障的基站未检修完成，也可以进行无人机定位，执行无人机作业。

Description

一种无人机定位方法和装置

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种无人机定位方法和装置。

背景技术

无人机自动巡航已经被广泛应用到各个领域中，无人机能够代替人工检测，高效完成任务的同时还可以提高作业效率。

随着作业难度的增加，对于无人机定位精度要求也逐渐增加，目前无人机的定位方式主要依靠卫星定位或基站定位，例如公告号为CN203480030U、公告日为2014.3.12的中国专利-一种基于手机基站信号的无人机定位系统，该系统通过手机基站信号对无人机进行定位，使其定位不受干扰。但是，当用于定位无人机位置的某个基站出现故障时，则会出现定位错误的情况，若基站不能及时检修，后续无人机任务也无法继续执行。

发明内容

为了解决上述当用于定位无人机位置的某个基站出现故障时，则会出现定位错误的情况，本发明提供了一种无人机定位方法和装置。

本发明的技术方案如下：

一种无人机定位方法，包括：

根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。

可选地，还包括：

接收各基站反馈的测试无人机位置第二测距信息，并记录接收到的第二测距信息的反馈时刻；

根据第二测距信息确定测试无人机的实时监测坐标；

获取与反馈时刻对应的无人机实际坐标；

根据实际坐标与实时监测坐标判断基站是否定位错误。

可选地，还包括：

若根据实际坐标与实时监测坐标确定基站定位错误，则根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数。

可选地，根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数的过程如下：

获取多个反馈时刻，以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标；

根据各反馈时刻以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标计算修正函数。

可选地，利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息的过程如下：

将基准坐标带入至修正函数中，得到无人机的实际坐标；

根据无人机的实际坐标生成定位信息。

可选地，无人机的实际坐标为测试无人机从已知坐标的第一测试点出发，以预设速度沿预设路径前往第二测试点时，仿真计算得到的坐标。

可选地，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的位置信息确定无人机的基准坐标的过程如下：

获取各基站的基站坐标；

根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标。

可选地，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的过程如下：

针对每个基站，根据位置信息确定无人机与基站的距离，以基站为圆心，距离为半径确定球面；

确定多个以基站为圆心的球面交点；

将交点的坐标确定为无人机的基准坐标。

可选地，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的过程如下：

基于差分定位算法，对基站坐标和位置信息计算得到基准坐标。

本发明还提供了一种无人机定位装置，包括：

确定模块，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

获取模块，确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

修正模块，利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过根据监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标，当确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站时，则获取与目标基站对应的修正函数，并利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。本发明有效防止出现因为基站故障而导致无人机定位不准确的情况，与此同时，即便确定出现故障的基站未检修完成，也可以进行无人机定位，执行无人机作业。

附图说明

图1为本发明的无人机定位方法的流程图；

图2为本发明的无人机定位装置的模块示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人在研究过程中发现随着作业难度的增加，对于无人机定位精度要求也逐渐增加，目前无人机的定位方式主要依靠卫星定位或基站定位，较为主流的通过各个基站计算无人机距离该基站的距离后，汇总各基站统计的距离值，即可定位无人机的位置，但是当用于定位无人机位置的某个基站出现故障时，则会出现定位错误的情况，若基站不能及时检修，后续无人机任务也无法继续执行，基于此，本发明实施例提供了一种无人机定位方法，如图1所示，包括：

步骤S101，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

在该步骤中，基站是指用于监测无人机位置的站点，基站可以具备传输信号的功能，以测量基站与无人机之间的距离，即第一测距信息。

优选地，一般采用4个或4个以上的基站定位无人机的坐标，且各基站的坐标已知，则可以确定无人机的三维坐标。

步骤S102，确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

在该步骤中，多个基站中存在定位错误记录的目标基站可以是由管理人员标记出来的，根据上报的错误信息可以确定基站是否出现故障，具体地，判断基站测试数据是否准确的方法，可以由管理人员利用测试无人机设置对照组，并通过控制变量的思想，使实际数据与参照数据中除去位置坐标变量不同，其他变量均相同，例如：时间、飞行区域、定位时的测量点等，具体实现方式可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不作具体限定。

在本发明实施例中，修正函数是指在确定基站故障后，依然可以通过计算基站测量与实际结果的误差从而确定修正函数。

在本发明实施例中，还提供了一种具体计算修正函数的步骤，包括：

(1.1)接收各基站反馈的测试无人机位置第二测距信息，并记录接收到第二测距信息的反馈时刻；

在实际应用中，可以利用测试无人机定期测试基站的测距功能是否正常，本发明实施例第二测距信息均是指基站对测试无人机的测距结果，并记录接收到所述第二测距信息的反馈时刻，其中，测量无人机可以从第一测试点向第二测试点匀速飞行，第一测试点与第二测试点的坐标已知，所以只需要控制无人机飞行速度即可通过时间，计算测试无人机的实时位置，并与通过基站计算得到的基准坐标对比，计算出误差，进而可以确定修正函数。

进一步地，测试无人机的飞行速度不一定是匀速，飞行航道也不一定是直线，但是均可以通过获取预设的飞行控制信息(飞行速度与航线信息)仿真出测试无人机的坐标。

(1.2)根据第二测距信息确定测试无人机的实时监测坐标；

具体地，根据第二测距信息确定测试无人机的实时监测坐标可以采用获取各基站的基站坐标，然后根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算测试无人机的基准坐标的方式，进一步地，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算测试无人机的监测坐标的具体实施方式包括，针对每个基站，根据位置信息确定无人机与基站的距离，以基站为圆心，距离为半径确定球面；确定多个以基站为圆心的球面交点；将交点的坐标确定为无人机的实时监测坐标。

(1.3)获取与反馈时刻对应的无人机实际坐标；

在实际应用中，可以利用测试无人机定期测试基站的测距功能是否正常，本发明实施例第二测距信息均是指基站对测试无人机的测距结果，并记录接收到第二测距信息的反馈时刻，其中，测量无人机可以从第一测试点向第二测试点匀速飞行，第一测试点与第二测试点的坐标已知，所以只需要控制无人机飞行速度即可通过时间计算测试无人机的实时位置，并与通过基站计算得到的基准坐标对比，计算出误差，进而可以确定修正函数。所以在本发明实施例中，可以通过基站反馈第二测距信息的反馈时间，确定无人机实际坐标。

(1.4)根据实际坐标与实时监测坐标判断基站是否定位错误。

若根据实际坐标与实时监测坐标确定基站定位错误，则根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数。

具体地，根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数的步骤，包括：

(2.1)获取多个反馈时刻，以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标；

(2.2)根据各反馈时刻以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标计算修正函数。

在本发明实施例中，以反馈时刻为基准量，确定实时监测坐标和实际坐标两个变量之间的关系，例如：以反馈时刻为横坐标建立之间坐标系，则可以绘制实时监测坐标函数线与实际坐标函数线，进而再确定两条函数线之间的关系，在实际应用中，一般是建立三维坐标系(因为需要飞行高度)，同理可以在绘制实时监测坐标函数线与实际坐标函数线，再确定两条函数线之间的关系，即修正函数。

步骤S103，利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。

相应的，参照上述实施例，步骤S103利用修正函数对所述基准坐标进行校准，得到所述无人机的定位信息的步骤，包括：

将基准坐标带入至修正函数中，得到无人机的实际坐标，根据无人机的实际坐标生成定位信息。

本发明实施例根据监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标，当确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站时，则获取与目标基站对应的修正函数，并利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息，防止出现因为基站故障而导致无人机定位不准确的情况，与此同时，即便确定出现故障的基站未检修完成，也可以进行无人机定位，执行无人机作业。

在本发明的又一实施例中，步骤S101，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的位置信息确定无人机的基准坐标的过程如下：

(3.1)，获取各基站的基站坐标；

在实际应用中，基站设立应选在地势较高、周围无障碍物的点。

由于在通常定位无人机位置坐标采用差分算法，进一步地，选优采用RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，所以数据链传输，属直接波传输，包括超高频(UHF)、甚高频(VHF)和高频(HF)，以视距直接通视的方式进行，一般作用距离可在到20～100km(与地形条件有关)。RTK系统的作业成果质量与信号强弱有着直接的关系，当距离较远，信号衰减到30％以下，一般较难得到Fixed解。因而在实际作业过程中，应根据测定点的精度要求，选择RTK的作业范围。建议RTK的工作半径≤10km，可满足点位(H，V≤±5cm)要求，当信号受影响较大时，应进一步缩短作业半径。

(3.2)根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标。

具体地，步骤(3.2)，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的过程如下：

针对每个基站，根据位置信息确定无人机与基站的距离，以基站为圆心，距离为半径确定球面；

确定多个以基站为圆心的球面交点；

将交点的坐标确定为无人机的基准坐标。

在本发明实施例中，类似步骤(1.2),根据第二测距信息确定测试无人机的实时监测坐标的计算，可以采用获取各基站的基站坐标，然后根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的方式，进一步地，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的监测坐标的具体实施方式包括，针对每个基站，根据位置信息确定无人机与基站的距离，以基站为圆心，距离为半径确定球面，确定多个以基站为圆心的球面交点，以将交点的坐标确定为无人机的基准坐标。

另外，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的步骤，还可以基于差分定位算法，对基站坐标和位置信息计算得到基准坐标，具体实现方式还可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不作具体限定。

在本发明的实施例中，还提供了一种无人机定位装置，包括：

确定模块，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

获取模块，确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

修正模块，用于利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。

在本发明的实施例中，还提供一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述实施例所述的无人机定位方法。

本发明实施例提供的电子设备，处理器本申请通过根据监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定所述无人机的基准坐标，当确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站时，则获取与目标基站对应的修正函数，并利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息，防止出现因为基站故障而导致无人机定位不准确的情况，与此同时，即便确定出现故障的基站未检修完成，也可以进行无人机定位，执行无人机作业。

上述电子设备提到的通信总线可以是串行外设接口总线(Serial PeripheralInterface，简称SPI)或者集成电路总线(Inter-IntegratedCircuit，简称ICC)等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种无人机定位方法，其特征在于，包括：

根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息；

接收各基站反馈的测试无人机位置的第二测距信息，并记录接收到的第二测距信息的反馈时刻；

根据第二测距信息确定测试无人机的实时监测坐标；

获取与反馈时刻对应的无人机实际坐标；

根据实际坐标与实时监测坐标判断基站是否定位错误；

若根据实际坐标与实时监测坐标确定基站定位错误，则根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数；

根据实际坐标与实时监测坐标确定修正函数的过程如下：

获取多个反馈时刻，以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标；

根据各反馈时刻以及与反馈时刻对应的实时监测坐标和实际坐标计算修正函数；

利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息的过程如下：

将基准坐标带入至修正函数中，得到无人机的实际坐标；

根据无人机的实际坐标生成定位信息；

其中，无人机的实际坐标为测试无人机从已知坐标的第一测试点出发，以预设速度沿预设路径前往第二测试点时，仿真计算得到的坐标。

2.根据权利要求1所述的无人机定位方法，其特征在于，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的位置信息确定无人机的基准坐标的过程如下：

获取各基站的基站坐标；

根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标。

3.根据权利要求2所述的无人机定位方法，其特征在于，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的过程如下：

针对每个基站，根据位置信息确定无人机与基站的距离，以基站为圆心，距离为半径确定球面；

确定多个以基站为圆心的球面交点；

将交点的坐标确定为无人机的基准坐标。

4.根据权利要求2所述的无人机定位方法，其特征在于，根据各基站的基站坐标和各基站反馈的位置信息计算无人机的基准坐标的过程如下：

基于差分定位算法，对基站坐标和位置信息计算得到基准坐标。

5.一种无人机定位装置，用于实现如权利要求1-4中任一项所述的无人机定位方法，其特征在于，包括：

确定模块，根据用于监测无人机位置的多个基站反馈的第一测距信息确定无人机的基准坐标；

获取模块，确定多个基站中存在定位错误记录的目标基站，获取与目标基站对应的修正函数；

修正模块，利用修正函数对基准坐标进行校准，得到无人机的定位信息。