[發(fā)明專利]一種利用無人機(jī)進(jìn)行地面目標(biāo)定位跟蹤的方法

有效

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• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112213754B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊海良;莊眾;朱維紅;任美婷;侯強(qiáng);王宏蕊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發(fā)明公開了一種利用無人機(jī)進(jìn)行地面目標(biāo)定位跟蹤的方法，包括如下步驟：無人機(jī)接收衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號，并進(jìn)行處理得到載波信號；將載波信號分別輸入到兩個強(qiáng)跟蹤局部濾波器中進(jìn)行濾波處理，然后輸入到主濾波器中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到無人機(jī)的精確位置坐標(biāo)；無人機(jī)向地面目標(biāo)發(fā)送超寬帶信號；地面目標(biāo)接收超寬帶信號后，對超寬帶信號進(jìn)行變頻，再轉(zhuǎn)發(fā)至無人機(jī)；無人機(jī)接收到地面目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)的變頻信號后，計(jì)算出地面目標(biāo)在無人機(jī)坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；然后轉(zhuǎn)換成在北京大地坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。本發(fā)明所公開的方法大大提高了系統(tǒng)的精確性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地面目標(biāo)定位跟蹤方法，特別涉及一種利用無人機(jī)進(jìn)行地面目標(biāo)定位跟蹤的方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展是伴隨著人們的生活、生產(chǎn)等方面的需求逐步發(fā)展起來的，隨著當(dāng)今社會不斷發(fā)展，“導(dǎo)航”已經(jīng)從最初的指路、確定方向逐漸發(fā)展到現(xiàn)今多種全球性的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其他導(dǎo)航系統(tǒng)并存的階段。近年來，無論是在軍事領(lǐng)域，還是在航空、智慧交通、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等民用領(lǐng)域，導(dǎo)航定位都發(fā)揮著巨大的作用，不僅為科技進(jìn)步提供動力，還為當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利支持。導(dǎo)航相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展也為導(dǎo)航研究增添了動力，導(dǎo)航定位技術(shù)在技術(shù)手段、定位精度以及可用性等方面均取得了長足發(fā)展。

隨著新一代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，目前導(dǎo)航系統(tǒng)的種類也變得豐富多樣，除了GNSS，還包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、天文導(dǎo)航(CNS)，多普勒測速系統(tǒng)(DVL)，羅蘭系統(tǒng)(Loran)等，這些導(dǎo)航系統(tǒng)在精度和成本上各有特色。其中，INS在自主導(dǎo)航技術(shù)方面有一系列顯著性優(yōu)勢，具有采樣頻率高、隱蔽性強(qiáng)、無需收發(fā)信號、輸出信息豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于汽車、輪船、飛機(jī)等導(dǎo)航定位方面。INS存在累計(jì)誤差，無法獨(dú)自長時間工作，為了削弱累計(jì)誤差就必須以較高的成本提高INS的精度。DVL通過測量頻移對相關(guān)速度信息進(jìn)行解算，實(shí)用性較強(qiáng)，且具有一定的自主能力，但其受到聲學(xué)原理及安裝方面的影響較大，在進(jìn)行速度測量時容易受到噪聲干擾從而產(chǎn)生偏差。

由于導(dǎo)航定位系統(tǒng)對高精確性及高可靠性的要求越來越高，單一的導(dǎo)航系統(tǒng)在保障定位的精度和準(zhǔn)確性方面存在缺陷。因此，導(dǎo)航和控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)主要集中于組合導(dǎo)航技術(shù)的研究和發(fā)展，致力于對高精度和高實(shí)用性技術(shù)手段的不斷探索，在確保導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位可靠性和穩(wěn)定性方面提供有力的技術(shù)支持。

在傳感器技術(shù)得到顯著提高以及現(xiàn)代估計(jì)理論持續(xù)發(fā)展的條件下，組合導(dǎo)航系統(tǒng)將向著模塊化、智能化、協(xié)同化、更高精度、更可靠性趨勢發(fā)展。模塊化的導(dǎo)航配置可以增加組合系統(tǒng)的適用性，達(dá)到更高的效費(fèi)比。智能化的信息融合技術(shù)將根據(jù)復(fù)雜工作環(huán)境中各導(dǎo)航子系統(tǒng)的量測可靠性自適應(yīng)地調(diào)整整個導(dǎo)航子系統(tǒng)的利用率，在提升多元傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定性方面有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用無人機(jī)進(jìn)行地面目標(biāo)定位跟蹤的方法，以達(dá)到有效提高定位速度、精確性和應(yīng)用范圍的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用無人機(jī)進(jìn)行地面目標(biāo)定位跟蹤的方法，包括如下步驟：

步驟一，無人機(jī)接收衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號，并利用衛(wèi)星信號接收模塊進(jìn)行處理得到載波信號；

步驟二，將載波信號分別輸入到兩個強(qiáng)跟蹤局部濾波器中進(jìn)行濾波處理，然后將兩個強(qiáng)跟蹤局部濾波器的輸出位置信息輸入到主濾波器中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到無人機(jī)的精確位置坐標(biāo)；

步驟三，無人機(jī)向地面目標(biāo)發(fā)送超寬帶信號；

步驟四，地面目標(biāo)接收超寬帶信號后，對超寬帶信號進(jìn)行變頻，再轉(zhuǎn)發(fā)至無人機(jī)；

步驟五，無人機(jī)接收到地面目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)的變頻信號后，結(jié)合到達(dá)時間差，計(jì)算出地面目標(biāo)在無人機(jī)坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；