[发明专利]一种基于多源测向信息融合的无人机定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多源测向信息融合的无人机定位方法，通过部署在不同探测位置的站点获取无人机测向信息，无人机测向信息包括无人机信号强度、信干噪比和无人机信号的波达方向，测控中心收到至少3个站点的无人机测向信息时，根据任意两个站点测量到的波达方向和站点位置，对目标无人机位置进行初步估计，然后再结合站点发送的信干噪比，对计算的所有目标无人机的位置进行线性加权求和，来获得目标无人机的最终位置。本发明提供了一种实用、快速的无人机定位方法，充分利用已有的测量信息，考虑到不同基站的位置信息以及接收信号的信干噪比，实现对目标无人机位置的精确估计，并且计算目标无人机位置的过程简单，复杂度低。

技术领域

本发明属于无人机信源测向定位技术领域，具体涉及一种基于多源测向信息融合的无人机定位方法。

背景技术

近年来，由于对无人机的监管力度不足，导致相关地区的无人机“黑飞”事件的恶化与升级，造成了不良的影响。因此，实现对重点区域非合作无人机(“黑飞”无人机)的有效控制，最为核心的一项技术涉及到对“黑飞”无人机位置的有效估计。通过实现对“黑飞”无人机位置的精确估计，可以为后续的干扰反制系统提供准确依据，最终实现对重点区域或重要活动场所公共安全的有效维护。目前，针对“黑飞”无人机定位方法的研究，是新世纪航空监管的一个新领域，也是航空工业领域的一大研究热点。

无人机定位方法多是结合多站点所接收到的信息，结合定位算法，利用已有的信息实现对无人机位置的估计。典型的定位方法有基于DOA、基于RSSI以及基于TDOA的定位算法。

如参考文件[1]基于子空间旋转变换思想提出一种改进的低复杂度波达角估计方法，降低了多重信号分选算法的计算量。参考文件[2]研究了去除地面反射波的波达角估计方法，以基于极化平面的波达角估计算法为基础，针对近地面天线受地面反射波影响从而极大地影响DOA估计的准确性问题，对如何去除地面反射波的影响进行深入研究，分别采用理想地面近似法、反射系数法和阵列抑制算法进行仿真试验，通过比较分析得出，阵列抑制算法可用于任何类型的实际地面，且无需知道实际地面参数，同时该算法具有很好的准确性，因此其应用场景不受限制，具有很好的理论研究和实际应用价值。参考文件[3]为了解决对未知干扰源定位的问题，采用基于检测概率和波达角估计的单接收机定位方法，只需一个参考节点就可以确定干扰源的位置。参考文件[4]针对现有无人机在采用单一传感器测量飞行高度时不够精确且易受干扰，而当前多传感器融合算法测量精度提升有限的问题，提出了一种多层多源信息融合旋翼无人机测高算法。

对于现有的无人机定位算法而言，考虑的场景较为理想，并且多是对定位方法的性能进行定量的分析，对实际应用场景的考虑有所欠缺。但是在对重点区域进行防护时，需要考虑到信号在空间传播时的衰减特性等实际状况，目前很少有针对实际的站点环境设计高效实用的无人机定位方法。

参考文献：

[1]闫锋刚，齐晓辉，刘帅，沈毅，金铭.基于子空间旋转变换的低复杂度波达角估计算法[J].电子与信息学报，2016，38(03)：629-634.

[2]冯瑜，纪奕才，方广有.去除地面反射波的波达角估计方法研究[J].电波科学学报，2017，32(06)：702-711.

[3]黄茂松，郭艳，李宁.基于检测概率和波达角估计的单接收机定位方法[J].江南大学学报(自然科学版)，2013，12(03)：258-261.

[4]黄鹤，刘一恒，赵熙，许哲，郭璐.多层多源信息融合旋翼无人机测高算法[J].中国惯性技术学报，2018，26(03)：316-322+329.

发明内容

针对现有无人机定位方法，考虑的场景较为理想，并且多是对定位方法的性能进行定量的分析，对实际应用场景的考虑有所欠缺的问题，本发明结合实际的应用场景，根据信道衰减模型，提出了一种基于多源测向信息融合的无人机定位方法。