[發明專利]一種高精度多旋翼機協同定位方法及系統

有效

• 申請號: 202010725789.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112197761B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 林德福;楊希雯;宋韜;侯淼;王江;鄭多;張福彪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01S19/45;G01S19/47
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;范國鋒

本發明提供一種高精度多旋翼機協同定位方法及系統，該方法包括：選定需要進行定位的目標；n個無人機進行信息數據的采集，所述信息數據包括無人機自身參數信息、目標視線角信息以及無人機與目標的距離信息；對所述信息數據進行處理，獲得目標位置的估計值。本發明所提供的方法采用多無人機協同采集信息，將光電吊艙和組合導航模塊之間的安裝誤差引入最小二乘模型中，實現了在慣性導航元件精度較低的情況下、在短時間內對遠距離目標的高精度定位，定位精度高、時間短。

技術領域

本發明涉及目標定位領域，具體涉及一種高精度多旋翼機協同定位方法及系統。

背景技術

多旋翼機如無人機由于具有靈活性、機動性好的特點，現已被廣泛應用于軍事和民用領域。對地面目標的偵查與高精度定位技術是目前無人機應用的關鍵技術之一。主流的目標定位方法采用機載光電設備獲取目標的相對位置信息，從而根據無人機自身位置對目標的大地系坐標進行解算。

基于光電載荷設備的無人機定位方法分為主動定位與被動定位兩類。其中被動定位方法主要包括地圖匹配法和角度定位法。地圖匹配法將光電吊艙獲取的包含目標的圖像與已有的參考地圖進行圖像匹配，從而得到目標坐標，當環境背景較為單一或地圖無法獲取時，該方法的使用受限。角度定位法僅根據光電吊艙提供的目標角度信息，求解共線方程組來獲得目標坐標，該方法在近距離目標定位中效果較好且成本低，但當無人機無法接近目標，需要進行遠距離定位時，該方法的定位誤差較大。主動定位方法與被動定位相比，加入了測距傳感器，可獲得目標距離信息，多用于遠距離目標定位問題中，同時采用機載導航模塊提供無人機姿態信息，實現目標定位，但由于機載導航模塊精度的限制，單點定位方法得到的定位結果不能滿足高精度定位需求。

發明內容

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，提供一種高精度多旋翼機協同定位方法及系統，該方法包括：選定需要進行定位的目標；n個無人機進行信息數據的采集，所述信息數據包括無人機自身參數信息、目標視線角信息以及無人機與目標的距離信息；對所述信息數據進行處理，獲得目標位置的估計值。本發明所提供的方法采用多無人機協同采集信息，將光電吊艙和組合導航模塊之間的安裝誤差引入最小二乘模型中，通過迭代運算，獲得目標坐標估計值，該方法實現了在慣性導航元件精度較低的情況下、在短時間內對遠距離目標的高精度定位，定位精度高、時間短，從而完成本發明。

本發明的目的一方面在于提供一種高精度多旋翼機協同定位方法，該方法包括：

選定需要進行定位的目標；

n個無人機進行信息數據的采集，所述信息數據包括無人機自身參數信息、目標視線角信息以及無人機與目標的距離信息；

對所述信息數據進行處理，獲得目標位置的估計值。

本發明的另一方面提供一種高精度多旋翼機協同定位系統，所述系統包括無人機和地面站，所述無人機上搭載有組合導航模塊和光電吊艙，所述光電吊艙上設有激光測距儀，

所述無人機與地面站通訊連接，

所述組合導航模塊與光電吊艙連接，

所述組合導航模塊用于采集無人機的位置和姿態信息，所述組合導航模塊包括衛星導航模塊與慣性導航模塊，

所述光電吊艙用于采集目標的視線角信息，所述視線角信息包括方位角和高低角，

所述激光測距儀用于采集無人機與目標之間的距離信息。

本發明所具有的有益效果為：

(1)本發明所提供的高精度多旋翼機協同定位方法，采用主動定位方法，根據無人機自身參數信息，結合目標視線角即距離信息，利用實現遠距離目標的定位；

(2)本發明的方法采用多無人機協同采集目標點信息，采用多點定位消除傳感器隨機誤差，與單個無人機目標定位相比，具有顯著的時間優勢和精度優勢；