[發明專利]一種面向搜索救援場景的無人機定位方法及設備

有效

• 申請號: 202210442623.9
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114554594B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 童飛;丁波文
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/90;H04W4/40;G01S5/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.待營救人員釋放無人機，無人機垂直升空至一定高度后，懸停，利用高度測量模塊獲得高度信息；

S2.獲取基站高度信息，據此確定投影平面；

S3.無人機執行測距過程，獲得基站到無人機的距離信息；

S4.無人機以當前位置為原點，建立虛擬坐標系，確定虛擬坐標系軸正向，并利用角度測量模塊測得實際坐標系的軸正向與虛擬坐標系軸正向的夾角，然后在所處水平平面沿所選方向直線前進；

S5.無人機前進一段距離后停止移動，懸停，利用移動距離測量模塊測得前進距離；執行測距過程，獲得基站到無人機當前位置的距離；

S6.無人機在水平平面中選擇一個新方向，并利用角度測量模塊測得原方向與新方向之間的夾角，然后沿新方向前進；

S7.無人機前進一段距離后停止移動，懸停，利用移動距離測量模塊測得前進距離；執行測距過程，獲得基站到無人機當前位置的距離；

S8.根據所測信息，基站或無人機計算確定無人機起始位置，進而確定待營救人員位置。

2.如權利要求1所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S1中，無人機垂直升空懸停的位置為點，利用高度測量模塊測量位置海拔高度。

3.如權利要求2所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S2中，基站獲取自身所處海拔高度，并通過與無人機通信，將該高度信息告知無人機，選擇較低的海拔高度所在水平面作為垂直投影平面，位置在平面的垂直投影為。

4.如權利要求3所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S3中，執行測距過程，獲取基站與點間的距離，并根據S1與S2測得的高度信息，計算在平面上的投影長度。

5.如權利要求4所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S4中,無人機選擇一個方向作為前進方向，并以此方向為軸正向，以無人機當前位置為坐標原點，在水平平面上建立一個二維虛擬坐標系，基站與無人機通信，告知二維實際坐標系的軸正向信息，無人機利用角度測量模塊測量實際坐標系的軸正向逆時針旋轉到虛擬坐標系的軸正向的旋轉角度，設實際坐標系繞原點逆時針旋轉,得到二維旋轉坐標系，設基站在實際坐標系中的坐標為，在旋轉坐標系中的坐標為，則有：

。

6.如權利要求5所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S5中，無人機停止前進后懸停在位置處，位置在平面上的投影記為，無人機利用移動距離測量模塊測量移動距離,無人機前進時要求在水平平面內移動,因此間的距離也是，點的海拔高度仍為,則的虛擬坐標系坐標為,執行測距過程，測得位置距基站的距離為，根據S1及S2測得的高度信息，計算在平面的投影長度為。

7.如權利要求6所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S6中，無人機在位置選擇一個新的前進方向，利用角度測量模塊測得原前進方向順時針轉到新方向的角度為，要求不得為180°的整數倍，即新方向不能與原前進方向相同或相反，然后在水平平面內沿所選新方向前進。

8.如權利要求7所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S7中，無人機停止前進后懸停在位置處，位置在平面上的投影記為，無人機利用移動距離測量單元測量移動距離為,同樣的，間的距離也是，點的海拔高度仍為,的虛擬坐標系坐標為，執行測距過程，測得位置距基站的距離為，根據S1及S2測得的高度信息，計算在平面的投影長度為。

9.如權利要求8所述的一種面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述S8中設無人機初始位置以及垂直投影在虛擬坐標系中的坐標為，易知

，

由上式求得

，

那么，的旋轉坐標系坐標為。

10.一種面向搜索救援場景的無人機設備，用于實現權利要求1-9任意一項所述面向搜索救援場景的無人機定位方法，其特征在于，所述設備包括高度測量模塊，通信模塊，測距模塊，移動距離測量模塊，角度測量模塊，存儲模塊以及計算模塊；其中，所述高度測量模塊，用于測量無人機所處海拔高度信息并發送給存儲模塊；所述通信模塊，用于從存儲模塊中存取數據并與基站通信交換信息；所述測距模塊，用于測量基站與無人機之間的距離并發送給存儲模塊；所述移動距離測量模塊，用于測量無人機移動距離并發送給存儲模塊；所述角度測量模塊，用于測量無人機前進方向角度并發送給存儲模塊；所述存儲模塊，用于存儲前述各測量模塊所測量的數據、程序代碼；所述計算模塊用于執行存儲模塊中的程序代碼，對所測量的數據進行處理獲得定位結果。