无控制点条件下的植保无人机精确定位方法与流程

本发明属于农业无人机技术领域，具体涉及一种无控制点条件下的植保无人机精确定位方法。

背景技术：

在植保无人机上使用差分GPS，能够将无人机的定位精度提高到厘米级。要实现植保无人机精准作业，不仅需要在无人机上安装差分GPS，而且要求在植保作业之前通过差分GPS精确测量植保地块的边界坐标，并在此基础上规划出精确的航线。

差分GPS工作的前提是将差分GPS基站架设到一个已知准确坐标的控制点(控制点是测绘术语，指用于测量其它点位坐标的已知参考点)上，并将该已知坐标输入到差分GPS基站中。这样，差分GPS基站能够根据已知坐标和基站获取的GPS卫星信号，计算相关误差参数发送给差分GPS移动站，移动站根据自身获取的GPS卫星信号和接收到的误差参数，准确计算出移动站的坐标。

综上所述，无论是植保作业之前的地块测量，还是植保作业时无人机的定位，都需要使用差分GPS，也就都需要使用已知准确坐标的控制点。然而，在植保作业现场，我们往往很难获得已知准确坐标的控制点，如果通过CORS(连续运行参考站系统，该系统提供卫星定位服务)服务获取控制点坐标，又会增加作业成本。

因此，本领域需要一种新的方法，其能够在没有控制点准确坐标的条件下实现无人机的精确定位。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决植保作业中在没有控制点准确坐标的条件下如何实现无人机精确定位的问题，本发明提供了一种无控制点条件下的植保无人机精确定位方法。该植保无人机精确定位方法包括下列步骤：

标记作业控制点；

以标记的作业控制点为基准，测量植保地块；

根据对植保地块的测量，规划无人机航线；以及在按照所述无人机航线植保的过程中，以所述作业控制点为基准，定位植保无人机，其特征在于，所述测量植保地块和定位植保无人机的步骤中使用的所述作业控制点的坐标是使用GPS单点定位模式测量的坐标。

上述植保无人机精确定位方法中，所述测量植保地块的步骤进一步包括：将测绘差分GPS基站架设到所述作业控制点。

上述植保无人机精确定位方法中，所述测量植保地块的步骤进一步包括：在将测绘差分GPS基站架设到所述作业控制点之后，使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标。

上述植保无人机精确定位方法中，所述测量植保地块的步骤进一步还包括：在使用GPS单点定位模式测量所述作业控制点的坐标之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，测量植保地块的边界坐标。

上述植保无人机精确定位方法中，所述测量植保地块的边界坐标的步骤是在差分模式下进行的。

上述植保无人机精确定位方法中，所述定位植保无人机的步骤进一步包括：将无人机差分GPS基站架设到所述作业控制点。

上述植保无人机精确定位方法中，所述定位植保无人机的步骤进一步包括：在将无人机差分GPS基站架设到所述作业控制点之后，将使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标输入到所述无人机差分GPS基站中。

上述植保无人机精确定位方法中，所述定位植保无人机的步骤进一步还包括：在将使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标输入到所述无人机差分GPS基站中之后，以使用GPS单点定位模式测量出的所述作业控制点的坐标为基准，对无人机差分GPS移动站进行精确定位。

上述植保无人机精确定位方法中，所述对无人机差分GPS移动站进行精确定位的步骤是在差分模式下进行的。

在本发明的技术方案中，控制点的准确坐标是未知的。在没有已知准确坐标的控制点的条件下，本发明使用GPS单点定位模式测量作业控制点的坐标，并以使用GPS单点定位模式测量出的作业控制点的坐标为基准，测量植保地块坐标和定位植保无人机。由于测量植保地块时与定位植保无人机时，使用的作业控制点的坐标均是通过GPS单点定位模式获取的，因此，获得的植保地块的坐标与无人机的定位坐标的相对值是准确的。进一步，在该方式获取的植保地块的坐标的基础上进行航线规划，无人机同样在该方式获取的定位坐标的基础上沿所述规划的航线飞行，因此无人机相对于植保地块的相对位置始终是准确的。即，在没有已知准确坐标的控制点的条件下，使用单点定位模式获得的控制点的“相对坐标”来实现无人机的精确定位。换句话说，在植保地块测量阶段，本发明的控制点坐标通过GPS单点定位模式获得，之后又将该坐标直接用于无人机植保过程中的定位，从而实现“负负得正”的效果。

附图说明

图1是本发明的无控制点条件下的植保无人机精确定位方法的原理示意图；

图2是本发明的无控制点条件下的植保无人机精确定位方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，本发明中的“无控制点”指的是测量其它点位坐标的已知参考点的准确坐标是未知的，即，没有已知准确坐标的控制点，而不是完全没有控制点。

通过无人机进行植保作业时，需要对无人机进行航线规划，首先需要知道植保地块的边界坐标，确保无人机的航线在该植保地块区域内。在地块测量和无人机定位过程中，通过差分模式测出植保地块的边界坐标，在此基础上对无人机进行航线规划，进而通过差分模式定位无人机飞行时的坐标，使其沿所规划的航线飞行，从而顺利完成植保作业。进行差分定位时，需要把差分GPS基站架设到已知准确坐标的控制点上。在已知准确坐标的控制点的条件下，可直接通过差分模式进行植保地块坐标测量和定位无人机坐标，由于测量的坐标值是准确的，因此，无人机沿规划的航线进行作业时，能够实现精确作业。

在没有已知准确坐标的控制点的条件下，植保无人机精确定位方法包括下列步骤：标记作业控制点；以标记的作业控制点为基准，测量植保地块；根据对植保地块的测量，规划无人机航线；以及在按照所述无人机航线植保的过程中，以所述作业控制点为基准，定位植保无人机。其中，测量植保地块和定位植保无人机的步骤中使用的作业控制点的坐标是使用GPS单点定位模式测量的坐标。

具体而言，参照图1，图1是本发明的无控制点条件下的植保无人机精确定位方法的原理示意图。如图1所示，测绘差分GPS用于植保地块测量，无人机差分GPS用于定位植保无人机。首先通过GPS单点定位模式测量作业控制点的坐标，然后以此坐标为基准，通过差分模式分别测量植保地块和定位植保无人机。即，在测量植保地块和定位植保无人机时，测绘差分GPS基站和无人机差分GPS基站的参考坐标相同，因此，使用测绘差分GPS移动站测量的植保地块坐标和使用无人机差分GPS移动站获取植保无人机的定位坐标，其相对值是准确的。本领域技术人员容易理解的是，通过GPS单点定位模式测量的作业控制点的坐标与实际准确坐标存在误差(误差值大概为5米)，以此坐标作为差分GPS基站坐标引起的误差也是相同的。因此，使用测绘差分GPS移动站测量的植保地块坐标和使用无人机差分GPS移动站获取植保无人机的定位坐标，其相对值也是准确的。换句话说，在植保地块测量阶段，本发明的控制点坐标通过GPS单点定位模式获得，之后又将该坐标直接用于无人机植保过程中的定位，从而实现“负负得正”的效果。

参照图2，图2是本发明的无控制点条件下的植保无人机精确定位方法的流程图。如图2所示，在进行植保作业时，需要对植保区域进行测量，作业人员到达植保区域后，首先标记作业控制点(步骤110)，然后将测绘差分GPS基站架设到作业控制点(步骤120)，接着使用GPS单点定位模式测量该作业控制点的相对坐标(步骤130)，再以此作业控制点的坐标为基准，测量植保地块(步骤140)。具体地，测量植保地块时，将测绘差分GPS基站架设到作业控制点，以使用GPS单点定位模式测量出的作业控制点的坐标为基准，通过差分模式测量植保地块的边界坐标(步骤140)。完成植保地块测量后，根据植保地块的坐标，规划无人机航线(步骤150)。植保无人机按照规划的航线对植保地块进行作业。要使植保无人机能够按照规划航线飞行，需要对植保无人机进行定位，同时为了实现植保无人机对植保地块的精确定位。在对植保无人机定位时，将无人机差分GPS基站架设到上述标记的作业控制点(步骤160)，将使用GPS单点定位模式测量出的作业控制点的“相对坐标”输入到无人机差分GPS基站中(步骤170)，通过差分模式对无人机差分GPS移动站进行精确定位(步骤180)。由于测绘差分GPS基站和无人机差分GPS基站都是使用GPS单点定位模式测量出的同一个作业控制点作为基准，从而，以此基准获取的植保地块边界坐标和植保无人机定位坐标的相对值是准确的，因此能够实现植保无人机对植保地块的精确作业。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。