[發明專利]基于異步信息的無人機集群合作式定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201910537244.6
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110312306B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 叢一睿;王祥科;尹棟;賀光;劉志宏
• 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;H04B7/185
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;胡君

1.一種基于異步信息的無人機集群合作式定位方法，其特征在于，步驟包括：

S1.為無人機集群中每一個非錨節點對應配置一個用于存儲節點定位所需信息的數據庫，所述非錨節點為對自身的位置未知、需要定位的無人機節點；

S2.當存在目標非錨節點進行測量或接收錨節點狀態或接收其它節點發送的消息時，將目標非錨節點對應的所述數據庫進行更新，更新完成后轉入執行步驟S3；

S3.目標非錨節點根據對應的所述數據庫中的信息生成廣播信息以廣播給相鄰節點進行狀態信息更新，以及更新自身的位置信息，完成無人機節點的定位；

非錨節點的所述數據庫中每個時刻記錄的數據包括本地先驗概率、本地后驗概率、本地測量集以及本地錨節點狀態集四部分數據，所述本地先驗概率包含與定位相關的節點的先驗聯合概率密度信息并不斷更新，所述本地后驗概率包含與定位相關的節點的后驗聯合概率密度信息并不斷更新，所述本地測量集包含與定位相關的所有錨節點狀態信息并不斷取舍與更新，所述本地錨節點狀態集包含與定位相關的所有錨節點狀態信息并不斷取舍與更新，所述廣播信息包括所述本地先驗概率、所述本地測量集以及所述本地錨節點狀態集三部分信息；

所述步驟S2中，先對本地時間軸進行更新，基于更新后的時間軸采用分布式先驗分割方法對所述數據庫中本地測量集、本地錨節點狀態集、本地先驗概率和本地后驗概率進行更新，具體步驟包括：

S21.判斷當前是否為數據庫時刻，所述數據庫時刻為本地時間軸中的最新時刻，如果是轉入執行步驟S22，否則退出；

S22.本地測量集和本地錨節點狀態集更新：判斷更新時刻是否對應數據庫時刻，如果是，在本地測量集中加入新的測量集得到更新后本地測量集，以及在本地錨節點狀態集中加入新的錨節點狀態集得到更新后本地錨節點狀態集，否則在本地測量集中加入交互信息中的測量集得到更新后本地測量集，以及在本地錨節點狀態集中加入交互信息中的錨節點狀態集得到更新后本地錨節點狀態集；

S23.先驗融合：分別對節點l的數據庫中包含的每一個節點l′，查找出先驗方差最小的鄰居節點j，將查找出的所有的節點的先驗分布拼接起來，形成聯合先驗分布；

S24.先驗分割：基于本地測量集的子集本地先驗狀態集合以及本地錨節點狀態集的子集定義三元組SNCAMST，選取具有最小分割差異的所述三元組SNCAMST并計算邊緣概率；

S25.后驗更新與先驗預測：使用計算的所述邊緣概率更新所述本地后驗概率，并在數據庫最后時刻使用更新后的所述本地后驗概率預測所述本地先驗概率。

2.根據權利要求1所述的基于異步信息的無人機集群合作式定位方法，其特征在于，非錨節點的數據庫具體為：

其中，為第l個非錨節點對應的數據庫，為更新后的數據庫，為數據庫的更新時間集合，為數據庫第k次更新；

將定義為且：

其中，為數據庫在時刻的記錄，為所有記錄時刻的集合；為本地先驗概率，為本地后驗概率，為本地測量集，為本地錨節點狀態集；t為當前時刻，為第k次更新中的第s個記錄時刻，其中k和s分別為正整數；

所述廣播信息具體為：

其中，為第l個非錨節點第k次更新時生成的廣播信息，是使得成立的時刻集。

3.根據權利要求1所述的基于異步信息的無人機集群合作式定位方法，其特征在于，所述對本地時間軸進行更新時，使用來限制數據庫中包含的最大時刻數，其中為最大記憶約束，即更新后的本地時間軸是匯總時間軸的子集，所述匯總時間軸是舊數據庫時間軸與新到來信息時間軸的并集。

4.根據權利要求1所述的基于異步信息的無人機集群合作式定位方法，其特征在于，所述步驟S23的步驟具體包括：定義本地先驗方差以反映節點l′在本地先驗概率下的不確定性，其中為節點l’的狀態，為第k次更新中的第s個記錄時刻，j為鄰居節點的序號，從數據庫中存儲的其他節點l’中，選取對應最小本地先驗方差的作為的概率，最小的本地先驗方差的序號具體為：

其中為返回的l’對應的最優節點序號，即最小的本地先驗方差的序號，為數據庫中包含本地先驗方差的所有節點的集合；

再按照下式進行先驗拼接：

其中，為所有l’對應的最優節點序號組成的集合。