[發(fā)明專利]一種面向搜索救援場(chǎng)景的無(wú)人機(jī)定位方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210442623.9
• 申請(qǐng)日: 2022-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114554594B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童飛;丁波文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W4/90;H04W4/40;G01S5/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向搜索救援場(chǎng)景的無(wú)人機(jī)定位方法及設(shè)備，涉及無(wú)人機(jī)及定位領(lǐng)域。其中無(wú)人機(jī)裝備有高度測(cè)量模塊，通信模塊，測(cè)距模塊，移動(dòng)距離測(cè)量模塊，角度測(cè)量模塊，存儲(chǔ)模塊和計(jì)算模塊。其定位方法包含以下步驟：首先無(wú)人機(jī)升空，利用高度測(cè)量模塊獲得高度信息，據(jù)此確定投影平面；然后執(zhí)行測(cè)距過(guò)程，獲得基站到無(wú)人機(jī)的距離信息；再以當(dāng)前位置為原點(diǎn)，建立虛擬坐標(biāo)系，沿軸正向前進(jìn)；一段距離后停止移動(dòng)，利用移動(dòng)距離測(cè)量模塊測(cè)得前進(jìn)距離，并執(zhí)行到基站的測(cè)距過(guò)程；接著選擇一個(gè)新方向，然后沿新方向前進(jìn)；前進(jìn)一段距離后停止移動(dòng)，測(cè)得前進(jìn)距離，并執(zhí)行到基站的測(cè)距過(guò)程；最后根據(jù)所測(cè)信息，計(jì)算確定無(wú)人機(jī)起始位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)與定位領(lǐng)域，特別涉及一種面向搜索救援場(chǎng)景的無(wú)人機(jī)定位方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

在受災(zāi)區(qū)域，如各種自然災(zāi)害或人為戰(zhàn)爭(zhēng)造成的災(zāi)區(qū)，往往伴隨著基礎(chǔ)設(shè)施受損、公共服務(wù)缺失的情況，這種情景下實(shí)現(xiàn)對(duì)待營(yíng)救人員的快速準(zhǔn)確定位，有助于提高受困人員的生還概率，意義重大。

目前常見(jiàn)的定位方法有基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的方法、多錨點(diǎn)定位的方法、單錨點(diǎn)定位的方法。基于GNSS的方法，利用北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)或全球定位系統(tǒng)等衛(wèi)星系統(tǒng)，接收衛(wèi)星廣播信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位，但這種方法要求有專門(mén)的衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，此外若因自然災(zāi)害破壞或人為破壞而無(wú)法接收到衛(wèi)星信號(hào)，該方法也失去作用。多錨點(diǎn)定位的方法，利用基于到達(dá)時(shí)間差的方法或基于信號(hào)接收強(qiáng)度等測(cè)距方法，分別測(cè)量多個(gè)錨節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位，該方法一般要求有至少三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)參與定位過(guò)程，但受災(zāi)區(qū)域常常基礎(chǔ)設(shè)施受損，導(dǎo)致沒(méi)有足夠的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站充當(dāng)錨節(jié)點(diǎn)。近年來(lái)有單錨點(diǎn)定位的方法被提出，該方法可以僅依靠單個(gè)錨節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定位，但該方法要求基站及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)配備有多天線陣列，可以同時(shí)測(cè)量錨節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離信息和角度信息，對(duì)節(jié)點(diǎn)的軟硬件提出了較高的要求。

無(wú)人機(jī)以其機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，也被應(yīng)用于定位、測(cè)繪等領(lǐng)域。例如公布號(hào)為CN113670275A、公開(kāi)公告日為2021.11.19的中國(guó)專利-一種針對(duì)古建筑物的無(wú)人機(jī)測(cè)繪方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，該專利利用裝備有高度測(cè)量和距離測(cè)量模塊的無(wú)人機(jī)，對(duì)古建筑進(jìn)行測(cè)繪，該專利要求建筑物外立面有多個(gè)標(biāo)定立柱。例如公布號(hào)為CN112558111A、公開(kāi)公告日為2021.03.26的中國(guó)專利-一種無(wú)人機(jī)定位方法和裝置，該專利利用兩個(gè)已知的測(cè)試點(diǎn)來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)的多錨點(diǎn)定位結(jié)果進(jìn)行校正，但是仍要求有多個(gè)基站才能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在無(wú)GNSS服務(wù)或GNSS信號(hào)較弱、無(wú)蜂窩網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的災(zāi)區(qū)場(chǎng)景下，僅依靠單個(gè)基站，實(shí)現(xiàn)待營(yíng)救人員的定位。

為此目的，本發(fā)明提供了一種面向搜索救援場(chǎng)景的無(wú)人機(jī)定位方法，包括以下步驟：

S1.待營(yíng)救人員釋放無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)垂直升空至一定高度后，懸停，利用高度測(cè)量模塊獲得高度信息；

S2.獲取基站高度信息，據(jù)此確定投影平面；

S3.無(wú)人機(jī)執(zhí)行測(cè)距過(guò)程，獲得基站到無(wú)人機(jī)的距離信息；

S4.無(wú)人機(jī)以當(dāng)前位置為原點(diǎn)，建立虛擬坐標(biāo)系，確定虛擬坐標(biāo)系軸正向，并利用角度測(cè)量模塊測(cè)得實(shí)際坐標(biāo)系的軸正向與虛擬坐標(biāo)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(jìn)；

S5.無(wú)人機(jī)前進(jìn)一段距離后停止移動(dòng)，懸停，利用移動(dòng)距離測(cè)量模塊測(cè)得前進(jìn)距離；執(zhí)行測(cè)距過(guò)程，獲得基站到無(wú)人機(jī)當(dāng)前位置的距離；

S6.無(wú)人機(jī)在水平平面中選擇一個(gè)新方向，并利用角度測(cè)量模塊測(cè)得原方向與新方向之間的夾角，然后沿新方向前進(jìn)；

S7.無(wú)人機(jī)前進(jìn)一段距離后停止移動(dòng)，懸停，利用移動(dòng)距離測(cè)量模塊測(cè)得前進(jìn)距離；執(zhí)行測(cè)距過(guò)程，獲得基站到無(wú)人機(jī)當(dāng)前位置的距離；

S8.根據(jù)所測(cè)信息，基站或無(wú)人機(jī)計(jì)算確定無(wú)人機(jī)起始位置，進(jìn)而確定待營(yíng)救人員位置