[發明專利]一種基于多重優化的集群無人機協同定位方法

有效

• 申請號: 201710989797.6
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107918398B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 王融;陳靜;熊智;劉建業;曹宇軒;景羿銘;李傳意;孫瑤潔
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公布了一種基于多重優化的集群無人機協同定位方法，屬于定位與導航技術領域。對基準無人機之間、待定位無人機和基準無人機之間的歸一化距離測量值進行了優化，使得無人機之間的歸一化距離測量值更加合理；同時優化了待定位無人機的距離歸一化單位，使得待定位無人機到基準無人機的距離估計能夠更準確反映集群的整體特性；考慮到基準無人機的構型對定位結果的影響，綜合利用集群定位信息優化提高了定位精度。和未采用優化的集群無人機定位算法相比，本發明在不規則分布的集群中也能取得較好的定位精度，適合實際應用。

技術領域

本發明公布了一種基于多重優化的集群無人機協同定位方法，屬于定位與導航技術領域。

背景技術

近年來，無人機集群協同技術日益受到國內外的關注。無人機集群具有工作范圍大、可靠性高、可同時執行多重任務、整體效率高等優點，可用于災害勘測和救援等領域。無人機集群技術，即多架無人機為適應任務要求而進行的某種隊形排列和任務分配的組織模式，它既包括集群飛行的隊形產生、保持和變化，也包括集群飛行任務的規劃和組織，是未來無人機飛行技術發展的一個重要趨勢。

傳統無人機集群協同定位方法的性能受到集群構型的影響較大，只有在集群中無人機較為密集且均勻時才能得到較好的定位精度，而對于非規則的編組集群情況下定位精度受到較大影響。

發明內容

發明目的：提出一種基于多重優化的集群無人機協同定位方法，克服集群無人機之間無法獲取測距信息傳遞時定位性能下降的問題，以擴大集群無人機定位算法的適用性并提升定位精度，使其在非規則的編組的無人機集群中也能得到良好的運用。

技術方案：一種基于多重優化的集群無人機協同定位方法，包括以下步驟：

步驟(1)，獲取無人機集群定位所需的測量數據；

步驟(2)，計算各基準無人機之間的歸一化距離優化系數；

步驟(3)，計算各基準無人機之間歸一化距離優化值；

步驟(4)，計算待定位無人機與各基準無人機之間的歸一化距離優化值；

步驟(5)，計算待定位無人機的距離歸一化單位優化值；

步驟(6)，計算待定位無人機的位置。

進一步的，由多架無人機組成無人機集群，包含基準無人機和待定位無人機；其中基準無人機可自主定位，架數為n；所述步驟(1)包括如下具體步驟：

步驟(1-1)，基準無人機通過自身導航系統測量所在位置的緯度和經度；

步驟(1-2)，通過基準無人機i和基準無人機j導航系統差分測得相對距離d_ij，其表達式為：

其中，R_M為地球卯酉圈曲率半徑，R_N為地球子午圈曲率半徑，(L_i,λ_i)和(L_j,λ_j)分別為基準無人機i和基準無人機j的緯度和經度；

步驟(1-3)，在無人機集群中通過相對探測系統感知周圍的無人機，建立基準無人機i和基準無人機j之間的間接感知通路，進而獲得歸一化距離測量值其表達式為：

其中，m_ij為建立的基準無人機i和基準無人機j之間的間接感知通路數量，為基準無人機i和基準無人機j之間第k個間接感知通路上無人機的架數；

步驟(1-4)，在無人機集群中通過相對探測系統感知周圍的無人機，建立待定位無人機p與基準無人機i之間的歸一化距離測量值其表達式為：