[发明专利]一种自动跟随信号源的无人机控制方法

说明书

本发明提供了一种自动跟随信号源的无人机控制方法，运用无线电测向技术中的相关干涉法，采用基于互谱密度函数的相位差测量算法来对信号源测向，用天线阵的结构建立相位差的样本库，并附其对应俯仰角和方位角，以缩短测向时间，对测量到的相位差进行数据匹配，得到真实俯仰角和方位角，以实现目标的定位，利用无人机路径制导算法逼近人的运动轨迹。本发明具有工作稳定、步骤简单有效以及可适用实时控制等特点。在实际应用中，使用该控制方法的自动跟随系统可以使警用无人机跟随警察进行执法记录，可以节省大量的警力资源，非常适合在日常警务实战中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种自动控制领域，尤其是一种自动跟随信号源的控制方法。

背景技术

现有的无人机技术日渐成熟，无线电测向和制导跟踪技术也多种多样。但这些无线电测向和制导跟踪技术并没有很好的和无人机相互融合，它们在无人机方面的运用还存在着许多空白，尤其是在可以日常使用的跟随型警用无人机方面。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种自动跟随信号源的无人机控制方法。该种无人机控制方法填补了警用无人机的空白，其算法简单实用，设备基础需求不高，因而非常适合在日常警务实战中推广应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：

步骤1：分析来波；

设两路无线电信号表达式为：

其中，s₁(t)和s₂(t)分别为两路宽带信号表达式，频率为f₀，和分别为两个信号的初相位，A为信号的幅度；

两路宽带信号的互谱密度函数为

式中，“*”表示信号的共轭；s₁(t)和s₂(t)分别为两路宽带信号表达式；

公式(2)进行傅里叶变换后得到：

E₁₂(f)＝F₁(f)F₂^*(f)＝|F₁(f)|²e^i2πfvt (3)

其中F₁(f)和F₂(f)分别为两信号的频谱密度，v为无线电波传播速度；

由式(3)可知，在频率分量f处的相位差为互谱密度函数在频率f处的相位；

将式(3)以复数的形式表示为：

E₁₂(f)＝|F₁(f)|²[cos(2πfΔt)+i·sin(2πfΔt)] (4)

记I(f)＝cos(2πfΔt)和Q(f)＝sin(2πfΔt)分别为互谱密度函数的实部和虚部，Δt为采样时间间隔，则频率f处的相位差计算公式为：

n元天线阵即产生n组相位差，方位角为俯仰角为θ的无线电波在天线阵的各阵元上相对于选定的参考点产生n组相位差，通过公式(1)～(5)计算得出n组相位差，组成测量值样本库，记作

步骤2：计算信号方位角与俯仰角；

建立相位差表，生成信号源，进行匹配运算，得到检测结果；

步骤2.1：建立信号相位差理论值的总样本库；

设天线阵的直径为R，以阵心为参考点，第n个阵元与参考点的相位差为：