[發明專利]基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201811051440.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109413735B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 黃雙喜;王陳梓
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/40;H04W4/46;G01S13/08;G01S17/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位方法及裝置，其中，方法包括：通過無人機群內每架無人機上設置的無線或光學通訊測距模塊進行彼此臨近感知與通訊測距，使得無人機群內四架或以上無人機實現自我定位。控制無人機群圍繞至少一個基點無人機組在至少一個基點無人機組的臨近空間開展雙向并行的搜索、測距和定位。利用在臨近空間新定位的無人機作基點無人機，以構建新的基點無人機組，并重新在新的基點無人機組的臨近空間開展雙向并行的搜索、測距和定位，并不斷擴展直至完成無人機群所有無人機的一輪定位。根據預設時間間隔執行上述步驟，實現無人機群定位數據的動態更新。該方法有效提高定位的可靠性和適用性，簡單易實現。

技術領域

本發明涉及多傳感融合和無人機定位技術領域，特別涉及一種基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位方法及裝置。

背景技術

目前無人機群的室內、室外定位實踐中，通常是每架無人機先通過外部視頻、衛星、無線定位或傳感信息實現其在大地坐標系或當地水平坐標系中的定位，再通過通訊與匯聚計算獲得整個無人機群定位，這種方法要求每架無人機都具備在大地坐標系或當地水平坐標系中的可靠定位或被定位能力，實際應用中無人機群中常受到外界干擾或探測條件的限制，定位可靠性與精準度難以保證，特別是無人機數量達到幾十架以上時，經常出現因整個無人機群或部分無人機定位失效而影響機群飛行控制的問題。

現有無線定位方法中有望能夠移植到無人機群定位的包括紅外線定位、超聲波定位、藍牙定位、Zigbee定位、WIFI網絡定位、GSM/GPRS/CDMA移動通訊技術定位、射頻標簽RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)定位、超寬帶無線電定位等，其中UWB(Ultra Wideband，超寬帶)無線電定位不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據和測距定位，這種定位技術由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供接近厘米級的精確定位等優點，如果其能夠采用某種方法應用到無人機群定位上則可以比較理想地解決局域內無人機相對定位問題。

但常用UWB定位系統與其它無線定位系統類似，需預先要提供幾個固定基站參考點(即已知多個含無線或光學通訊測距模塊[1]的基站精確位置)，通過收發待測點發出的高斯脈沖信號來計算相互距離和完成定位計算，而在無人機群定位的實際應用中，群內難有固定位置無人機或已知位置的無人機做基站參考位置點，因此必須設計出不依賴固定或已知基站參考位置信息的UWB定位方法，才可以為無人機群定位提供一種新型技術手段。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位方法，該方法可以有效提高定位的可靠性和適用性，簡單易實現。

本發明的另一個目的在于提出一種基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種基于臨近感知的無人機群雙向并行搜索定位方法，包括以下步驟：步驟S1：通過無人機群內每架無人機上設置的無線或光學通訊測距模塊進行彼此臨近感知與通訊測距，使得所述無人機群內至少四架無人機實現自我定位，且所述至少4架無人機中任何三架無人機不處于同一直線，以確定基點無人機和基點無人機組；步驟S2：控制所述無人機群圍繞至少一個基點無人機組在所述至少一個基點無人機組的臨近空間開展雙向并行的搜索、測距和定位；步驟S3：利用在所述臨近空間新定位的無人機作基點無人機，以構建新的基點無人機組，并重新在所述新的基點無人機組的臨近空間開展所述步驟S2的雙向并行的搜索、測距和定位，并不斷擴展直至完成所述無人機群所有無人機的一輪定位；步驟S4：根據預設時間間隔執行所述步驟S1至步驟所述S4，實現所述無人機群定位數據的動態更新。