[發(fā)明專利]基于UWB測距和無人機飛行路徑的地面節(jié)點定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010680710.9
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111856392B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 朱小軍;趙曉薇;董超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;H04W64/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

1.基于UWB測距和無人機飛行路徑的地面節(jié)點定位方法，其特征在于，包括如下四個步驟：

步驟1：根據(jù)需要定位的區(qū)域，確定包含該區(qū)域的最小正方形區(qū)域，將該最小正方形區(qū)域作為待覆蓋區(qū)域，基于該待覆蓋區(qū)域建立二維坐標系，使得正方形的相互垂直的兩條臨邊分別在二維坐標系的橫軸和縱軸上；基于UWB測距模塊的最大測距半徑r和無人機的飛行高度H，確定UWB的廣播信號在地面的覆蓋范圍R；

步驟2：將待覆蓋區(qū)域分為s*s個大小相同的小正方形網格，每個正方形網格的對角線長度均為R，將每個小正方形的頂點設為無人機的懸停點；

步驟3：構造無人機的最短飛行路徑，且該飛行路徑使得無人機經過所有的懸停點；

步驟4：無人機按照最短飛行路徑飛行，并在懸停點停留時釋放UWB信號；待覆蓋區(qū)域內的所有地面節(jié)點實時檢測UWB信號，當某一個節(jié)點檢測到UWB信號時記錄該UWB信號的測距值，所述測距值是指該UWB信號所對應的懸停點與該節(jié)點之間的距離；當某一個地面節(jié)點檢測到的UWB信號達到三組或三組以上時，該地面節(jié)點根據(jù)記錄的UWB測距值對自身進行定位；

步驟3具體為：步驟1中建立的二維坐標系的x軸上有m＝s+1個懸停點，在y軸上有m＝s+1個懸停點；

初始最短路徑為：P_0,0→P_0,m-1→P_m-1,m-1→P_m-1,m-2，其中P表示懸停點，P的下標為懸停點的坐標值，若m為偶數(shù)，按照如下步驟設置P_m-1,m-2到P_0,0的最短路徑：

S1：令

S2：設置一組最短路徑：P_2k-1,m-2→P_2k-1,0→P_2(k-1),0→P_2(k-1),m-2→P_2(k-1)-1,m-2；

S3：k＝k-1；

S4：判斷k是大于1,若是，則轉S2，否則轉S5；

S5：設置P_1,m-2到P_0,0的最短路徑為：P_1,m-2→P_1,0→P_0,0；

若m為奇數(shù)，按照如下步驟設置P_m-1,m-2到P_0,0的最短路徑：

步驟A：令

步驟B：設置一組最短路徑：P_2k1,m-2→P_2k1,0→P_2k1-1,0→P_2k1-1,m-2→P_2(k1-1),m-2；

步驟C：k1＝k1-1；

步驟D：若k1大于1，則轉步驟B，否則轉步驟E

步驟E：令t＝(m-3)/2；

步驟F：設置一組最短路徑：P_2,2t+1→P_1,2t+1→P_1,2t→P_2,2t→P_2,2t-1；

步驟E：t＝t-1，判斷t是否大于等于1，若是，轉步驟F，否則轉步驟G；

步驟G：設置P_2,1到P_0,0之間的最短路徑：P_2,1→P_1,1→P_2,0→P_0,0。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于UWB測距和無人機飛行路徑的地面節(jié)點定位方法，其特征在于，步驟1中的

3.根據(jù)權利要求1所述的基于UWB測距和無人機飛行路徑的地面節(jié)點定位方法，其特征在于，步驟2中的w為待覆蓋區(qū)域的邊長，為向上取整。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于UWB測距和無人機飛行路徑的地面節(jié)點定位方法，其特征在于，所述步驟4中地面節(jié)點采用多邊定位法對自身進行定位。