[发明专利]一种多无人机自定位和对目标定位的双任务深度配合方法

权利要求书

1.一种多无人机自定位和对目标定位的双任务深度配合方法，其特征在于：构建一个多无人机自定位和对目标定位两任务的同步运行架构，通过将每一时刻无人机和目标的位置同时视为待求解变量，本架构安装有线速度和相对距离测量设备、目标搜索测量设备、无线通信设备的无人机，一个具有信息处理能力的中心无人机，中心无人机有通信设备，及与各无人机通信：设置有N个无人机，无人机编号集表示为C，被侦察目标一个，表示为o；具体实施步骤如下：

一、CSL+CTL双任务运行架构，深度融合时，两任务的输出/输出关系；在每一时刻，CSL输出各侦察者的位置及其不确定度和相关度；进行CTL任务时，在估计出目标位置的同时，侦察者的位置被重新估计，该估计结果又将继续作为下一时刻的CSL任务的前提输入；

二、CSL+CTL任务下，测量关系和信息传递的关系，测量信息种类包括无人机自身运动测量、无人机之间相对测量、无人机对目标的测量；自身运动参数能够被连续地测量，而受测量环境条件的影响，无人机间的相对测量并非一直存在，但其出现频次仍高于无人机对目标的测量频次，即无人机与目标非合作；

每隔一固定周期，各无人机都将自身的运动测量、对友邻无人机的相对测量、对目标的相对测量传送与中心无人机；中心无人机在利用这些信息完成融合后，估计出无人机位置、目标位置，它们是否反馈与无人机由实际需要而定；

三、CSL+CTL双任务深度融合流程，各无人机负责测量数据采集，中心无人机运行处理算法，负责估计无人机和目标的位置，具体过程如下：

步骤一：无人机采集、发送数据

任务开始后，各无人机开始侦察邻近无人机和目标，期间测量采集三类数据：自身运动参数的线速度，无人机间相对测量无人机间相对测量z_ij(k)(i,j∈C)、无人机与目标相对测量z_io(i∈C)；

若无人机收到任务停止指令，则停止工作；若无人机没有收到停止指令，则每隔一固定周期，各无人机将三类数据打包发送与中心无人机；

步骤二：中心无人机处理数据

当中心无人机接收到各无人机发送来的数据后，对数据作如下处理：

(1)估计无人机预期位置

利用式计算各测量无人机预期位置以及预期位置协方差

其中Δ(k)＝diag[Δ₁；…Δ_N],δ表示采样周期，Q(k)＝diag[Q₁…Q_N],

(2)判断是否存在无人机间相对测量z_ij(k)，

1)若不存在，按照获得

2)若存在，则进行协作自定位，按照下式对预期位置进行更新；

其中表示后验位置，为对应协方差；h(·)为相对测量关系表达式，H(k+1)为h(·)的线性化展开，R(k)＝diag[R₁…R_N]表示测量噪声方差形成的对角阵；

(3)判断是否存在无人机与目标间的相对测量z_io(k)，若存在则进行CSL+CTL的深度融合，重新获得无人机位置，并估计出目标位置，否则本次接收数据处理完毕；

步骤三：中心无人机将估计的无人机位置各估计误差间的协方差目标位置，根据实际任务需求发送与不同的需求者；返回步骤一重复执行，直到无人机接收到任务停止指令，停止工作；

四、CSL+CTL深度融合时信息处理流程，当中心无人机接收到的数据中包含无人机-目标相对测量时，则进行深度融合，具体步骤如下：

1：建立全局代价函数

其中z_mo表示侦察无人机测量到与目标距离值，表示测量方差；初始化迭代变量：令上标表示迭代步数，由计算S⁰；

2：计算迭代模型系数

(1)若无人机i测量到目标，则根据计算无人机位置估计的迭代系数a_i，

(2)若无人机i未测量到目标，则根据计算位置估计的迭代系数a_i，

(3)计算目标位置估计的迭代系数a_o，计算公式如下：

3：迭代优化

1)令：根据计算无人机位置估计，

2)根据估计目标位置，

4：计算迭代估计的协方差

(1)根据计算2n+1个σ点，

(2)根据计算σ的传播，

其中f_i(·)对应于，表示的第i块元素；

(3)根据计算迭代估计X^s+1的误差协方差

5：迭代终止判断

将x^s+1，代入计算S^s+1，判断是否成立，即：

S^s+1-S^s≤ε

其中ε为迭代终止的阈值，若成立，则令：若不成立，则返至2继续；CSL+CTL深度融合最终估计出目标位置和被重新估计的无人机位置。