[發明專利]面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位方法及一體化系統

有效

• 申請號: 201810210798.0
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108521670B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 尹棟;李杰;王祥科;相曉嘉;曹述強;賴俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/42;G01S19/46
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位方法，其特征在于，在“長機-僚機”編隊中，長機按照設定的航線飛行，僚機去自主“跟隨”長機完成編隊；在長機上安裝GPS模塊和UWB模塊以完成定位、飛行控制模塊以完成飛行控制、機間通信設備以完成機站通信和機間通信，在僚機上安裝處理器實現編隊控制算法；在編隊的過程中，GPS模塊用來引導僚機接近長機，處理器用來檢測是否有穩定的UWB定位數據, 當UWB模塊能在數據速率850KHz的模式下穩定工作時，利用低頻的UWB定位來控制UAV編隊；隨著距離的靠近，當UWB模塊在數據速率6.8MHz的模式下穩定工作時，就利用高頻的UWB定位來控制UAV編隊；一旦飛機距離增大，UWB模塊無法穩定定位，切換回GPS定位，保證能在全過程中得到長機與僚機的相對位置關系。

2.根據權利要求1所述的面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位方法，其特征在于，所述GPS模塊根據長機和僚機的GPS數據，經處理和計算，得到機間的相對距離和方位；所述GPS模塊的數據首先要經過濾波，以排除粗大的位置誤差并減小噪聲干擾，然后把經度緯度高度信息轉換到空間坐標系中，以用來求解空間位置關系。

3.根據權利要求2所述的面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位方法，其特征在于，在數據濾波時，結合遞推平均濾波法和限幅濾波法，將輸入的數據看作一個隊列，按照先進先出原則使隊列的長度為固定值；將隊列內數據求取均值后，剔除偏離均值最大的數據點，不斷重復這樣的處理，直到偏離均值的最大偏差在閾值之內，實現了數據濾波。

4.一種面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位的一體化系統，其特征在于，包括GPS數據處理模塊、UWB數據處理模塊、數據同步/融合處理模塊及控制驅動模塊，組成一個閉環回路；所述GPS數據處理模塊、UWB數據處理模塊、數據同步/融合處理模塊為用來實現相對定位的核心模塊；所述GPS數據處理模塊用來根據長機和僚機的GPS數據，經處理和計算，得到機間的相對距離和方位；所述UWB數據處理模塊用來根據測量信息求解UAV間的相對位置關系。

5.根據權利要求4所述的面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位的一體化系統，其特征在于，在編隊的過程中，由GPS數據處理模塊來引導僚機接近長機，當機間的相對距離達到UWB數據處理模塊的有效工作距離之內，就引入UWB數據處理模塊的數據來實現緊密編隊。

6.根據權利要求5所述的面向多機緊密編隊飛行基于UWB通信與定位的一體化系統，其特征在于，所述GPS數據處理模塊的數據首先要經過濾波，以排除粗大的位置誤差并減小噪聲干擾，然后把經度緯度高度信息轉換到空間坐標系中，以用來求解空間位置關系。