[發明專利]基于激光雷達與定位向量匹配的多無人機協同定位方法

有效

• 申請號: 202010053836.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111208526B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉貞報;馬博迪;江飛鴻;韓雨珅;張超;布樹輝
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S17/06
• 分類號: G01S17/06;G01S19/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明提供的基于激光雷達與定位向量匹配的多無人機協同定位方法，通過定位向量匹配算法，使用激光雷達測量無人機之間高精度的相對位置，以及使用GPS獲取各無人機帶有編號信息的低精度定位信息，將激光雷達定位信息和GPS定位信息融合，通過激光雷達定位向量和GPS定位向量匹配，解算出激光雷達所測無人機的編號，得到高精度的無人機協同定位信息，解決了激光雷達無法測得編隊機群內部無人機編號的問題，計算出機群內部各無人機之間高精度的協同定位數據，滿足無人機編隊飛行對協同定位精度的要求。

技術領域

本發明屬于多無人機協同定位領域，特別涉及一種基于激光雷達與定位向量匹配的無人機編隊飛行協同定位方法。

背景技術

無人機具有效率高、成本低、可重復使用的特點，在工業、商業應用中的需求越來越強烈，應用場景也越來越廣泛，而無人機單機自身的性能是有限的，采用無人機編隊可以增加無人機載荷，能夠使無人機應對復雜任務，提高任務執行的可靠性與容錯率。實現無人機編隊飛行的一個關鍵因素在于無人機的避障飛行問題，在飛行過程中，通過無人機協同定位技術提供精準的定位信息，可以使飛行控制器精確指導固定翼無人機編隊飛行，是提高無人機編隊飛行穩定性與任務完成成功率的關鍵因素，因此無人機協同定位在上世紀八十年代末就成為學術界和應用部門的研究熱點。

傳統的無人機編隊定位方式通常通過全球定位系統GPS采集位置數據，通過GPS數據解析獲得當前的固定翼無人機定位信息，然而GPS定位精度低，更新頻率慢，定位數據容易產生漂移，且易受外接電磁信號的干擾。無人機編隊飛行需要機群內部無人機能夠提供高精度定位信息從而控制各無人機穩定飛行，只采用GPS單一傳感器獲取的粗略定位信息不能滿足多無人機編隊飛行對高精度定位的需求。為了獲取高精度的定位信息，可以使用激光雷達測量無人機之間的相對位置，但是激光雷達所測量的位置信息不包含所測無人機的編號信息，從而無法實現多無人機協同定位應用。

綜上所述，為使多無人機編隊具有更強的協同定位能力，需要發展一種適用于無人機編隊飛行的高精度協同定位方法。

發明內容

針對現有技術中無人機編隊機群內部無人機定位精度低，激光雷達傳感器無法獲取所測無人機編號的問題，本發明提供了一種基于激光雷達與定位向量匹配的多無人機協同定位技術，可以在無人機編隊執行飛行任務時，融合GPS和激光雷達傳感器的定位數據，提供各編號無人機的高精度定位信息，滿足無人機編隊飛行對協同定位的要求。

本發明采用如下技術方案來實現：

基于激光雷達與定位向量匹配的多無人機協同定位方法，包括以下步驟：

步驟1、采用激光雷達測量機群內無人機之間的定位信息，得到激光雷達定位向量；

步驟2：采用GPS測得機群內各個無人機的大地坐標信息，并使各個無人機實時獲得機群內其它無人機的GPS定位信息；

步驟3：根據GPS定位信息計算無人機的GPS定位向量；

步驟4：對激光雷達定位向量和GPS定位向量進行匹配，得到機群內部各無人機的協同定位信息。

優選的，所述激光雷達定位向量為a_ij＝(x_ij,y_ij,z_ij)；

其中，i為無人機的編號，j為第j組激光雷達定位向量。

優選的，步驟2中，建立無人機編隊組網通信系統，通過無人機編隊組網通信系統廣播各無人機GPS定位信息，使得各個無人機獲得機群內其它無人機的GPS定位信息。