[發(fā)明專利]集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法、系統(tǒng)、終端、應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111105856.1
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN113848578A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明玉;吳沖;趙士磊
• 申請（專利權(quán)）人: 一飛（海南）科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/47
• 分類號(hào): G01S19/47;G01S19/21;G01S19/25;G01C21/16
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司 12103
• 代理人: 劉瑛

1.一種集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法，其特征在于，所述集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法包括：

當(dāng)GNSS信號(hào)受到壓制式干擾時(shí)，利用IMU對無人機(jī)的位置進(jìn)行估計(jì)；

同時(shí)利用衛(wèi)星星歷解算的導(dǎo)航衛(wèi)星位置，對GNSS接收機(jī)本地信號(hào)發(fā)生器的控制量進(jìn)行估計(jì)，利用該估計(jì)量，實(shí)現(xiàn)GNSS接收機(jī)的定位信息的持續(xù)輸出和恢復(fù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法，其特征在于，所述集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法具體包括：

步驟一，GNSS信號(hào)干擾判斷；

步驟二，當(dāng)判斷GNSS信號(hào)受到嚴(yán)重干擾后，停止GNSS定位信息和IMU數(shù)據(jù)的信息融合，僅使用IMU的數(shù)據(jù)對無人機(jī)的位置進(jìn)行估計(jì)；

步驟三，利用GNSS接收機(jī)受到干擾前保存的當(dāng)前各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷信息，對當(dāng)前各衛(wèi)星的位置進(jìn)行線性估計(jì)；

步驟四，用IMU數(shù)據(jù)估計(jì)得到的無人機(jī)位置信息，結(jié)合利用衛(wèi)星星歷解析出的各導(dǎo)航衛(wèi)星的位置信息，得到無人機(jī)到各衛(wèi)星的偽距估計(jì)值；然后利用偽距估計(jì)值，對GNSS接收機(jī)信號(hào)處理模塊中的本地信號(hào)發(fā)生器控制信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，并將估計(jì)結(jié)果輸入給GNSS接收機(jī)的信息處理模塊；GNSS接收機(jī)的信息處理模塊將根據(jù)估計(jì)結(jié)果，輸出定位信息；

步驟五，將對本地信號(hào)發(fā)生器控制量的估計(jì)，輸入GNSS接收機(jī)的信號(hào)處理模塊；GNSS接收機(jī)的本地信號(hào)將在干擾消失、重新收到導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，恢復(fù)信號(hào)鎖定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高精度定位信息的恢復(fù)；

步驟六，當(dāng)GNSS接收機(jī)的有效衛(wèi)星數(shù)和相應(yīng)的載噪比恢復(fù)到閾值以上后，則繼續(xù)利用GNSS接收機(jī)輸出的定位信息與IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到定位信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法，其特征在于，所述步驟一具體包括：

對GNSS接收機(jī)的有效衛(wèi)星數(shù)和各導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的載噪比進(jìn)行判斷；當(dāng)有效衛(wèi)星數(shù)下降到閾值N以下，所述閾值N取值為6，各衛(wèi)星信號(hào)的載噪比下降到閾值M以下時(shí)，所述閾值M取值為35dB-Hz，GNSS的衛(wèi)星信號(hào)受到干擾。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法，其特征在于，所述步驟四中，本地信號(hào)發(fā)生器控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為碼NCO的控制量，通過如下方法計(jì)算得到：

其中，τ_N是NCO的更新周期，為偽距估計(jì)值，k和k+1為歷元時(shí)刻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法，其特征在于，由以下方式計(jì)算得到：

其中，為利用星歷估計(jì)的衛(wèi)星位置，為修正地球自轉(zhuǎn)影響的無人機(jī)位置，δτ為無人機(jī)GNSS接收機(jī)的鐘差，為電離層誤差，為對流層誤差，衛(wèi)星鐘差，為無人機(jī)位置估計(jì)的誤差。

6.一種實(shí)施權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)方法的集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集群無人機(jī)GNSS抗干擾和快速恢復(fù)控制系統(tǒng)包括：

GNSS信號(hào)干擾判斷模塊，用于對GNSS接收機(jī)的有效衛(wèi)星數(shù)和各導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的載噪比進(jìn)行判斷；

無人機(jī)位置估計(jì)模塊，用于當(dāng)判斷GNSS信號(hào)受到嚴(yán)重干擾后，停止GNSS定位信息和IMU數(shù)據(jù)的信息融合，僅使用IMU的數(shù)據(jù)對無人機(jī)的位置進(jìn)行估計(jì)；

各衛(wèi)星的位置估計(jì)模塊，用于利用GNSS接收機(jī)受到干擾前保存的當(dāng)前各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷信息，對當(dāng)前各衛(wèi)星的位置進(jìn)行線性估計(jì)；

無人機(jī)位置信息獲取模塊，用于用IMU數(shù)據(jù)估計(jì)得到的無人機(jī)位置信息，并輸出定位信息；

定位信息恢復(fù)模塊，用于將對本地信號(hào)發(fā)生器控制量的估計(jì)，輸入GNSS接收機(jī)的信號(hào)處理模塊；GNSS接收機(jī)的本地信號(hào)將在干擾消失、重新收到導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，恢復(fù)信號(hào)鎖定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高精度定位信息的恢復(fù)；

定位信息獲取模塊，用于當(dāng)GNSS接收機(jī)的有效衛(wèi)星數(shù)和相應(yīng)的載噪比恢復(fù)到閾值以上后，利用GNSS接收機(jī)輸出的定位信息與IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到定位信息。