[發明專利]一種基于慣性和雙目視覺的多無人機協同導航方法和裝置

有效

• 申請號: 202110415745.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN112985391B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 穆華;謝嘉;潘獻飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G06T7/73
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于慣性和雙目視覺的多無人機協同導航方法，其特征在于，所述方法包括：

基于預設的中心無人機和從屬無人機的慣導誤差模型，建立多無人機的協同導航系統狀態模型；所述協同導航系統狀態模型的建立方式包括：根據各個從屬無人機的慣導誤差模型，分別得到對應的慣導誤差狀態轉移矩陣和慣導狀態輸入噪聲方差；根據各個從屬無人機的所述慣導誤差狀態轉移矩陣，構建多無人機的協同導航狀態轉移矩陣，根據各個從屬無人機的所述慣導狀態輸入噪聲方差，構建多無人機的協同導航系統輸入噪聲方差；根據所述協同導航狀態轉移矩陣和所述協同導航系統輸入噪聲方差，建立多無人機的協同導航系統狀態模型；

其中，所述協同導航系統狀態模型的系統狀態向量為：

表示第架無人機的誤差狀態向量，

所述協同導航系統狀態模型的系統狀態預測方程為：

表示 時刻的系統狀態向量，表示對時刻的系統狀態向量的預測結果，為系統狀態轉移矩陣，

表示第架無人機的誤差狀態方程的狀態轉移矩陣；

由所述中心無人機接收從屬無人機發送的慣導解算數據，基于所述協同導航狀態模型和所述從屬無人機的慣導解算數據，得到多無人機的系統狀態預測結果；

當收到從屬無人機的雙目視覺相對位置觀測數據時，由所述中心無人機基于對應從屬無人機的雙目視覺相對位置觀測模型更新所述系統狀態預測結果，得到系統內所有無人機的慣導誤差估計值；

由系統內所有無人機根據所述慣導誤差估計值修正自身的所述慣導數據，得到協同導航數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，無人機獲取慣導數據的方式包括：

按照預設的慣導解算周期，由無人機進行慣導解算，得到對應的無人機狀態向量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，由所述中心無人機接收從屬無人機發送的慣導解算數據，基于所述協同導航狀態模型和所述從屬無人機的慣導解算數據，得到多無人機的系統狀態預測結果的方式包括：

由所述中心無人機按照預設的協同導航周期，根據各個從屬無人機的所述無人機狀態向量構建對應的系統狀態向量，將所述系統狀態向量輸入所述協同導航狀態模型，得到多無人機的系統狀態預測結果；其中，所述協同導航周期大于所述慣導解算周期。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，由所述中心無人機基于對應從屬無人機的雙目視覺相對位置觀測模型更新所述系統狀態預測結果的方式包括：

基于從屬無人機的雙目視覺相對位置觀測模型，得到所述從屬無人機的觀測矩陣；

根據所述從屬無人機的雙目視覺相對位置觀測數據，由所述中心無人機基于所述觀測矩陣更新所述系統狀態預測結果。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述的方法，其特征在于，所述慣導解算數據的獲取方式包括：

基于慣導傳感器的測量值得到無人機的狀態向量的值；所述狀態向量包括姿態分量、速度分量和位置分量；

基于氣壓高度計的高度測量值對所述位置分量的值進行修正。