[發明專利]無人機高精度目標定位方法

在審

• 申請號: 202110252930.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113074715A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 張福彪;楊希雯;林德福;王亞凱;陳祺;周天澤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/08;G01C21/16;G01C21/20;G01C3/00
• 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

1.一種無人機高精度目標定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1，控制搭載有組合導航模塊、光電吊艙和激光測距儀的無人機起飛后，在空中一定高度處懸停，通過控制光電吊艙轉動，在視野內搜尋目標，確定目標后開啟激光測距儀照射目標；

步驟2，無人機根據設定軌跡飛行，飛行過程中按照預定頻率記錄觀測數據；

步驟3，根據步驟2中記錄的多組觀測數據求解目標坐標以及吊艙安裝角。

2.根據權利要求1所述的無人機高精度目標定位方法，其特征在于，

所述觀測數據包括：

通過組合導航模塊獲得的無人機位置和姿態信息，

通過光電吊艙獲得的目標方位角和高低角信息，

通過激光測距儀獲得的無人機與目標距離信息。

3.根據權利要求1所述的無人機高精度目標定位方法，其特征在于，

步驟1中，所述懸停高度為距地面100-300m；

步驟2中，所述設定軌跡為以目標為圓心的圓弧軌跡，優選地，在繞圓弧軌跡飛行的同時進行高度上的爬升；

步驟3中，多組觀測數據具體是指200-400組觀測數據，優選地為250-350組觀測數據。

4.根據權利要求1所述的無人機高精度目標定位方法，其特征在于，

在步驟3中，將獲得的多組觀測數據代入到下式(一)，

其中，f表示目標坐標與無人機坐標之間轉換關系式的非線性函數，

z表示觀測數據，

z＝y+v，v～N(0，R₀)；

y表示由測量量構成的向量，

v表示測量噪聲；

z₁表示第1組觀測數據；

z_N表示第N組觀測數據；

f(z₁，0)表示用第1個航跡點采集的數據計算得到的目標坐標值；

f(z_N，0)表示用第N個航跡點采集的數據計算得到的目標坐標值；

I₃表示3×3的單位矩陣；

表示f的偏導數；

表示Θ₂的偏導數；

表示函數f對待估計參數中的吊艙安裝角求偏導得到的偏導數在第1個航跡點處的取值；

表示函數f對待估計參數中的吊艙安裝角求偏導得到的偏導數在第N個航跡點處的取值；

Θ表示待估計的參數，且Θ＝[Θ₁，Θ₂]^T；

Θ₁表示目標坐標，Θ₁＝[X_T，Y_T，Z_T]^T；

Θ₂表示吊艙安裝角，

V表示誤差項；

所述誤差項V的協方差矩陣為：

k表示N組觀測數據中的任意一組；

R表示誤差項V的協方差矩陣；

R₀表示各傳感器測量值的噪聲方差矩陣。

5.根據權利要求4所述的無人機高精度目標定位方法，其特征在于，

在步驟3中，通過加權最小二乘法求解上述式(一)，得到待估計量的表達式為：

其中，表示待估計參數Θ的估計值，

A_k表示f對測量量y求偏導得到的雅可比矩陣

B_k表示f對吊艙安裝角Θ₂求偏導得到的雅可比矩陣；

6.根據權利要求1所述的無人機高精度目標定位方法，其特征在于，

所述無人機實時將觀測數據傳輸至地面站，所述地面站實時解算目標坐標和吊艙安裝角，隨著觀測數據增加，解算出的目標坐標和吊艙安裝角的精確度也越來越高。