[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

本發明公開了一種無人機高精度目標定位方法，該方法將光電吊艙與導航模塊之間的安裝誤差引入數學模型中，通過多點定位的方式消除傳感器隨機誤差，從而能夠在低成本條件下對遠距離目標做精確定位，而且辨識出的安裝角也可用于對目標定位有實時需求的場景中。

技術領域

本發明涉及無人機定位方法，具體涉及一種無人機高精度目標定位方法。

背景技術

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，同時采用高精度的導航設備提供無人機姿態信息，實現精準目標定位，但遠距離定位中光電吊艙與導航模塊之間的安裝誤差會對定位結果影響很大，使得其測量結果不夠準確，另外，采用高精度的導航設備會導致無人機的成本大幅度提高，適用性降低。

由于上述原因，目前還沒有針對遠距離的低成本高精度的目標定位方法，為此，本發明人對現有的利用無人機進行目標定位的方法做了深入研究，以期待設計出一種能夠解決上述問題的新的目標定位方法。

發明內容

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種無人機高精度目標定位方法，該方法將光電吊艙與導航模塊之間的安裝誤差引入數學模型中，通過多點定位的方式消除傳感器隨機誤差，從而能夠在低成本條件下對遠距離目標做精確定位，而且辨識出的安裝角也可用于對目標定位有實時需求的場景中，從而完成本發明。

具體來說，本發明的目的在于提供以一種無人機高精度目標定位方法，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。

其中，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。

其中，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。

其中，在步驟3中，將獲得的多組觀測數據代入到下式(一)中，

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)；