[发明专利]基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法及系统，该方法包括以下步骤：1)选择目标降落区域内一点作为坐标原点，建立空间直角坐标系，并在原点位置处设置第四基站，在xyz三个坐标轴正向分别设置第一基站、第二基站和第三基站；2)无人机上安装UWB模块以及无线数传模块；3)采用TOA算法测量定位标签分别与各基站之间的距离L_i，并据此解算得到定位标签的初始位置坐标；4)采用高斯牛顿迭代法对初始位置坐标进行优化得到最接近真实值的标签位置坐标；5)PC端根据标签位置坐标，引导其飞向目标降落区域完成降落。与现有技术相比，本发明具有定位精度高、方法实现简单、解算速度快、实时性强、提供安全性和可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法及系统。

背景技术

随着科技进步，无人机技术迅速发展，由于其自主灵活，在军事、海洋、农林等行业的得到广泛应用。获取高精度的导航信息对提高无人机自主化、智能化具有重要意义。

目前常见的无人机导航技术有GPS和视觉导航，两种方法均存在不足，难以保证无人机的安全性，GPS导航是传统方法，在民用无人机中使用较为普遍，但是这种方法定位精度低，GPS信号容易受干扰且穿透能力差，不适用于障碍物多或室内等环境中，视觉导航技术受到飞行距离、光照条件和目标特征的限制，定位范围小，尤其是在阴天或夜晚，且受到目标形状、纹理的影响，导致导航精度差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，包括以下步骤：

1)在降落平台上确定目标降落区域，选择目标降落区域内一点作为坐标原点，建立空间直角坐标系，并在原点位置处设置第四基站，在xyz三个坐标轴正向分别设置第一基站、第二基站和第三基站；

2)无人机上安装作为定位标签的UWB模块以及分别与PC端通信的无线数传模块；

3)采用TOA算法测量定位标签分别与第一基站、第二基站和第三基站之间的距离L_i，并据此解算得到定位标签的初始位置坐标；

4)采用高斯牛顿迭代法对初始位置坐标进行优化得到最接近真实值的标签位置坐标；

5)PC端根据标签位置坐标，通过无线数据传输模块向无人机发送飞行控制指令，引导其飞向目标降落区域的正上方，检测到达目标点后完成降落。

所述的降落平台为静止降落平台或移动降落平台。

所述的步骤3)中，定位标签与第i基站之间的距离L_i的表达式为：

其中，c为光速，T₁为定位标签发送信号和接收回应信号的时间间隔，T_2i为第i个基站接收信号和发出回应信号的时间间隔。

所述的步骤3)中，通过以下公式解算得到定位标签的初始位置坐标(x₀,y₀,z₀)：

其中，(x,y,z)为位置坐标，(a，0，0)、(0，b，0)、(0，0，c)分别为第一基站、第二基站、第三基站的坐标。

所述的步骤4)中，高斯牛顿迭代法具体包括以下步骤：