[发明专利]一种用于飞行校验的无人机定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机的民用航空导航设备在线监测及飞行校验领域，尤其是一种用于飞行校验的无人机定位方法及系统。

背景技术

当前国内外的飞行校验都是由专门的飞行校验人员驾驶装有专门校验设备的飞行校验飞机，按照飞行校验的有关规范，检查和评估各种导航、雷达、通信等设备的空间信号的质量及其容限，以及机场的进、离港飞行程序，并依据检查和评估的结果出具飞行校验报告。

据国际民航组织(ICAO)和我国民航总局的规定，对机场的导航设备进行飞行校验是强制性的，例如：新建机场必须进行飞行校验，I类仪表着陆系统每270天执行一次定期校验，机场全向信标每540天执行一次定期校验。面对我国机场数量的增加、机场周围建筑物的不断新建，飞行校验的需求越来越频繁，而目前我国的飞行校验人员数量少，可用的飞行校验飞机不超过20架，因此往往不能对有飞行校验需求的机场进行及时飞行校验，从而影响机场的运行和使用。

根据飞行校验相关规定，对某一科目进行飞行校验时，飞行校验飞机需一次性飞完规定的飞行路径，机载的飞行校验系统在此过程中的数据采集作业不得中断，否则采集的数据视为无效。例如，当对定位精度要求极高的进近阶段的导航设施进行仪表着陆系统III类飞行校验时，飞行校验飞机需从距离跑道入口22NM(跑道前方约41KM)处开始进近飞行直至距离跑道末端600M处结束，飞行的水平距离约为44KM，此过程中采用的机载飞行校验系统的GPS定位精度能达到2厘米，但此类系统体积庞大且重量过重，不适宜装载在无人机上。现有支持RTK差分定位系统的无人机在距离地面基准站10KM范围内，定位精度能达到厘米级，但与基准站距离越远，定位精度下降越迅速。因此，用于飞行校验的无人机如要达到传统有人机飞行校验系统的定位精度，需开发出体积小且轻便的定位精度能达到2厘米甚至更优的定位系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于飞行校验的无人机定位方法及系统。本发明提出的无人机定位方法及系统，旨在达到飞行校验规范要求的厘米级定位精度，且在无人机长达40公里以上距离的飞行过程中达到定位精度稳定可靠。提高导航设备运行安全性，并减少因设备测试和飞行校验对机场运营造成的影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于飞行校验的无人机定位方法包括：

根据同一时刻，包含地面基准站已知位置的基准载波相位观测量和无人机飞行路径的位置载波相位观测量，无人机上的GPS定位系统得到该时刻，无人机的三维位置数据；

同时，INS定位系统计算该时刻，无人机的三维位置数据；

中央处理器根据该时刻，无人机的GPS定位处理器的三维位置数据中涉及的卫星数量决定采用INS定位系统的无人机的三维位置数据，还是采用融合后的无人机的三维位置数据作为最终的无人机三维位置数据，进行无人机实时定位；其中，融合后的无人机的三维位置数据指的是将INS定位系统计算的无人机的三维位置数据与GPS定位系统计算的无人机的三维位置数据进行融合。

进一步的，包含地面基准位置信息的基准载波相位观测量获取具体是：

无人机上的数据链UHF接收机通过数据链UHF接收天线接收并解调地面数据链UHF发射天线发射的包括地面基准站已知位置的载波相位观测量；

进一步的，地面基准站UHF发射天线发射的包括地面基准站已知位置的载波相位观测量是根据以下步骤获取的，地面基准站包括地面控制站、GPS基准组件、第一双频GPS天线以及数据链UHF发射天线；具体为：

地面基准站置于地面一已知位置；

地面控制站控制GPS基准组件通过第一双频GPS天线采集GPS卫星信号形成该地面基准站的位置信息，输出包括地面基准站已知位置的载波相位观测量；

包括地面基准站已知位置的载波相位观测量调制到数据链UHF载波上，再由数据链UHF发射天线发送输出。

进一步的，INS定位系统计算无人机当前的三维位置数据：

在无人机上的双频GPS接收机对卫星进行观测的同时，INS定位系统根据上一时刻，无人机最终三维位置数据作为初始位置基准数据，INS组件根据该初始位置基准数据、陀螺仪和加速度传感器信息计算得到当前时刻，无人机位置的三维位置数据。

进一步的，无人机上的GPS定位系统计算无人机的三维位置数据具体过程是：