[發(fā)明專利]拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法

在審

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• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113721188A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)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: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/00
• 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(fā)明公開了一種拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法，該方法中，通過在地面設立絕對位置已知的基站，并由基站提供與其通信的無人機之間的相對距離和角度信息，將基站提供的信息與無人機之間測量的相對位置信息以及無人機探測得到的目標信息用卡爾曼濾波算法進行融合，從而獲得無人機、目標位置信息，再解算出觀測無人機和中轉無人機的航向角，并據此控制無人機進一步調整位置，再次得到新的探測信息，持續(xù)重復該過程，逐步提升獲得的無人機、目標位置信息精度，以使得滿足使用需求。

技術領域

本發(fā)明涉及通過無人機對其自身及目標定位的方法，具體涉及一種在拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法。

背景技術

多旋翼無人機由于具有機動性、靈活性好的特點，現已被廣泛應用于軍事和民用領域。對地面目標的偵查與定位技術是目前多旋翼無人機應用的關鍵技術之一。

隨著多機協同技術的發(fā)展，基于多個無人機的定位問題已成為目前的研究熱點。多機定位問題可分為多機自身定位問題和多機目標定位問題。其中多機自身定位問題解決的是在拒止環(huán)境下，各無人機通過測量與基站和鄰近無人機之間的相對位置信息，改善自身的絕對位置定位精度。多無人機協同目標定位問題指的是通過多個無人機從不同位置獲取與目標之間的相對信息，快速準確地實現對目標的定位，但在實際應用場景中，可能由于同頻信號干擾或建筑物遮蔽等原因導致無人機自身的導航系統失效，從而無法對目標進行準確定位。這兩個問題是存在耦合的，在目標定位問題中，目標定位的精度取決于無人機自身的定位精度和相對信息測量的精度；各無人機協同目標定位的結果反過來也能提高無人機自身定位的質量；

然而，在現有技術中，尚沒有針對拒止環(huán)境的無人機及目標定位的有效方案，所以目前亟需一種能夠在拒止環(huán)境下提供無人機及目標準確位置的方法。

由于上述原因，本發(fā)明人對現有的無人機及目標定位方法做了深入研究，以期待設計出一種能夠解決上述問題的拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法。

發(fā)明內容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，設計出一種拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法，所述拒止環(huán)境是指屏蔽衛(wèi)星信號的環(huán)境，在該環(huán)境下利用衛(wèi)星進行定位的系統都不能正常接收到衛(wèi)星信號，不能正常工作；該方法中，通過在地面設立絕對位置已知的基站，并由基站提供與其通信的無人機之間的相對距離和角度信息，將基站提供的信息與無人機之間測量的相對位置信息以及無人機探測得到的目標信息用卡爾曼濾波算法進行融合，從而獲得無人機、目標位置信息，再通算出觀測無人機和中轉無人機的航向角，控制觀測無人機和中轉無人機進一步調整位置，到達新的位置再次探測得到新的探測信息，持續(xù)重復該過程，逐步提升獲得的無人機、目標位置信息精度，以使得滿足使用需求，從而完成本發(fā)明。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供拒止環(huán)境下的多無人機自身定位與目標定位方法，該方法中：

設置至少兩個觀測無人機、至少一個中轉無人機和一個已知位置的基站，

所述觀測無人機用于探測獲得：每個觀測無人機和目標之間的距離、任意兩個觀測無人機彼此之間的距離；

所述中轉無人機用于探測獲得：中轉無人機和每個觀測無人機之間的距離；

所述基站用于探測獲得：基站與中轉無人機之間的距離、基站與每個觀測無人機之間的距離、基站與中轉無人機之間的視線角；

該方法包括如下步驟：

步驟1，通過觀測無人機、中轉無人機和基站探測得到觀測向量；

步驟2，用卡爾曼濾波算法對觀測向量做融合處理；

步驟3，求解觀測無人機和中轉無人機的航向角，并據此控制觀測無人機和中轉無人機到達下一個航點；

步驟4，重復上述步驟1、步驟2和步驟3，直至狀態(tài)估計的誤差方差矩陣的對角線元素之和減小到設定閾值。