[发明专利]基于无人车车载UWB基站的无人车系统定位方法

说明书

本发明公开了基于无人车车载UWB基站的无人器定位系统及定位方法，包括无人车车载的4个UWB锚节点、定位计算模块和无人机UWB标签，建立无人车车载坐标系，在无人机无人车编队运动过程中，无人车车载4个UWB锚节点分别实时获取无人机UWB标签的距离信息，依据三维空间欧氏距离计算方法，计算无人机在无人车车载坐标系中的位置，为编队队形的保持提供位置信息。

技术领域

本发明涉及异构无人器混合编队，特别涉及基于无人车车载UWB基站的无人器定位系统及定位方法。

背景技术

近年来，无人机无人车协同编队作为异构智能体协同运动控制重要组成部分，受到国内外普遍关注。无人机无人车协同编队能够有效弥补单一种类无人器的不足，扩大感知范围、提高感知精度。队形保持是无人机无人车协同编队能够稳定工作的关键技术，而实时获取编队中各成员的位置信息是编队队形保持控制的输入条件之一。

由于无人机无人车混合编队经常工作于恶劣环境、野外环境、室内复杂环境等场合，常常由于障碍物的存在影响卫星定位精度甚至无法使用卫星定位，导致定位信息无法满足编队队形控制的需求。而超宽带(UWB)因穿透能力强、抗多径衰减能力强，近年来已经在室内定位中得到了越来越多的应用，也适合于解决与无人机无人车混合编队成员的定位问题。然而，由于UWB通信距离有限，定位范围受限，超出范围之后，定位的精度下降明显，甚至无法定位。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出基于无人车车载UWB基站的无人器定位系统，解决无法使用卫星定位时的无人器编队成员定位问题，同时解决超宽带通信距离有限的问题。

技术方案：本发明所述的基于无人车车载UWB基站的无人器定位系统，包括无人车；还包括至少1个UWB标签、与UWB标签数量相同的无人机、4个UWB锚节点和定位计算模块，其中UWB锚节点和定位计算模块采用无人车车载方式，UWB标签置于无人机上，UWB锚节点和定位计算模块共同构成无人车车载定位基站，从而形成无人车无人机混合编队中的移动基站。

进一步的，UWB锚节点以螺旋方式置于无人车上，UWB锚节点按顺时针方式螺旋升高排列。

进一步的，4个UWB锚节点在无人车平面上的垂直投影可以形成一个矩形。

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出一种基于无人车车载UWB基站的无人车系统定位方法，无人车车载UWB基站中各锚节点分别实时获取无人机的距离信息，再依据三维空间欧式距离计算方法推算无人机位置，为编队队形的保持提供精确的位置信息。

技术方案：本发明所述的基于无人车车载UWB基站的无人器定位系统的定位方法，包括以下步骤：

步骤1：定位计算模块与锚节点A、锚节点B、锚节点C、锚节点D进行同步；

步骤2：锚节点利用双边测距法进行测距，获取t时刻标签M与车载定位锚节点A的距离D_MA、标签M与锚节点B的距离为D_MB、标签M与锚节点C的距离为D_MC、标签M与锚节点D的距离为D_MD；

步骤3：锚节点A、锚节点B、锚节点C、锚节点将测距得到的与标签M的距离发送给定位计算模块；

步骤4：定位计算模块根据三维空间的欧氏距离计算方法进行UWB标签M的位置结算，标签M到各锚节点的距离计算公式为

结合步骤2获取的UWB标签M与4个锚节点的距离D_MA、D_MB、D_MC、D_MD，带入公式(1)，可得t时刻UWB标签M的坐标为：