[发明专利]一种基于多重优化的集群无人机协同定位方法

说明书

本发明公布了一种基于多重优化的集群无人机协同定位方法，属于定位与导航技术领域。对基准无人机之间、待定位无人机和基准无人机之间的归一化距离测量值进行了优化，使得无人机之间的归一化距离测量值更加合理；同时优化了待定位无人机的距离归一化单位，使得待定位无人机到基准无人机的距离估计能够更准确反映集群的整体特性；考虑到基准无人机的构型对定位结果的影响，综合利用集群定位信息优化提高了定位精度。和未采用优化的集群无人机定位算法相比，本发明在不规则分布的集群中也能取得较好的定位精度，适合实际应用。

技术领域

本发明公布了一种基于多重优化的集群无人机协同定位方法，属于定位与导航技术领域。

背景技术

近年来，无人机集群协同技术日益受到国内外的关注。无人机集群具有工作范围大、可靠性高、可同时执行多重任务、整体效率高等优点，可用于灾害勘测和救援等领域。无人机集群技术，即多架无人机为适应任务要求而进行的某种队形排列和任务分配的组织模式，它既包括集群飞行的队形产生、保持和变化，也包括集群飞行任务的规划和组织，是未来无人机飞行技术发展的一个重要趋势。

传统无人机集群协同定位方法的性能受到集群构型的影响较大，只有在集群中无人机较为密集且均匀时才能得到较好的定位精度，而对于非规则的编组集群情况下定位精度受到较大影响。

发明内容

发明目的：提出一种基于多重优化的集群无人机协同定位方法，克服集群无人机之间无法获取测距信息传递时定位性能下降的问题，以扩大集群无人机定位算法的适用性并提升定位精度，使其在非规则的编组的无人机集群中也能得到良好的运用。

技术方案：一种基于多重优化的集群无人机协同定位方法，包括以下步骤：

步骤(1)，获取无人机集群定位所需的测量数据；

步骤(2)，计算各基准无人机之间的归一化距离优化系数；

步骤(3)，计算各基准无人机之间归一化距离优化值；

步骤(4)，计算待定位无人机与各基准无人机之间的归一化距离优化值；

步骤(5)，计算待定位无人机的距离归一化单位优化值；

步骤(6)，计算待定位无人机的位置。

进一步的，由多架无人机组成无人机集群，包含基准无人机和待定位无人机；其中基准无人机可自主定位，架数为n；所述步骤(1)包括如下具体步骤：

步骤(1-1)，基准无人机通过自身导航系统测量所在位置的纬度和经度；

步骤(1-2)，通过基准无人机i和基准无人机j导航系统差分测得相对距离d_ij，其表达式为：

其中，R_M为地球卯酉圈曲率半径，R_N为地球子午圈曲率半径，(L_i,λ_i)和(L_j,λ_j)分别为基准无人机i和基准无人机j的纬度和经度；

步骤(1-3)，在无人机集群中通过相对探测系统感知周围的无人机，建立基准无人机i和基准无人机j之间的间接感知通路，进而获得归一化距离测量值其表达式为：

其中，m_ij为建立的基准无人机i和基准无人机j之间的间接感知通路数量，为基准无人机i和基准无人机j之间第k个间接感知通路上无人机的架数；

步骤(1-4)，在无人机集群中通过相对探测系统感知周围的无人机，建立待定位无人机p与基准无人机i之间的归一化距离测量值其表达式为：