[发明专利]面向无人机集群紧密编队构型的分布式相对定位方法及系统

说明书

本发明公开一种面向无人机集群紧密编队构型的分布式相对定位方法及系统，该方法步骤包括：步骤S1、在每个无人机平台上部署安装UWB标签，各无人机平台通过部署的所述UWB标签进行通信；步骤S2、将每个无人机平台配置为一个测量节点，各无人机平台之间按照轮询方式进行两两相互测量定位，以在各测量节点中建立当前测量节点相对于其余测量节点的空间位置状态关系，实现分布式相对定位。本发明具有实现方法简单、成本及功耗低、不需要依赖于辅助测量手段且定位精准等优点。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制技术领域，尤其涉及一种面向无人机集群紧密编队构型的分布式相对定位方法及系统。

背景技术

无人机集群是由大规模的微小型低成本无人机平台构成，目前通常利用卫星导航定位方式或相对定位方式来实现群体编队构型，无人机平台之间采用集中式或分布式任务协调方式，相互协同配合完成任务，以达到预期编队构型效果。其中上述基于卫星导航定位的传统定位方式中，由于必须依赖于卫星导航信息，定位的稳定性较差，如在无人机集群实际应用中，极有可能会遭遇卫星导航甚至集群外部辅助导航拒止等的情况，致使无人机平台无法获取到位置信息而无法完成定位。

相对定位方式则是利用集群内部相互测量实现相对定位，无需依赖于卫星导航信息，可以确保集群编队构型和内部拓扑空间关系的稳定性。目前，大部分相对定位测量方式都是采用集中式，例如3G/4G移动通信中通过三个以上基站，利用达到时间差的方法计算出移动通信节点的位置；又如专利申请CN108521670A公开一种面向多机紧密编队飞行基于UWB通信与定位方法及一体化系统，该方案也是采用“基站-标签”的集中式定位方式，通过在长机上安装部署基站(3个UWB锚节点)，僚机上安装部署一个标签节点，通过测量标签节点与3个锚节点距离，并结合机载IMU，实时解算出僚机相对长机的角度与距离。但是上述集中式方式的相对定位测量方式，不仅实现成本高，需要部署多个标签节点，而且难以兼顾定位的精度以及实时性，尤其是当适用于大规模无人机平台中时，各无人机平台之间难以实现快速、精准的相对位置计算。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本及功耗低、定位精准的面向无人机集群紧密编队构型的分布式相对定位方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种面向无人机集群紧密编队构型的分布式相对定位方法，步骤包括：

步骤S1、在每个无人机平台上部署安装UWB(Ultra Wide Band，超宽带)标签，各无人机平台通过部署的所述UWB标签进行通信；

步骤S2、将每个无人机平台配置为一个测量节点，各无人机平台之间按照轮询方式进行两两相互测量定位，以在各所述测量节点中建立当前测量节点相对于其余测量节点的空间位置状态关系，实现分布式相对定位。

进一步的，步骤S2的步骤包括：

步骤S201、进行初始化，获取各测量节点的初始化信息；

步骤S202、启动轮询测量，各无人机平台分别向其余无人机平台发送测量请求并接收返回的应答信号，根据每次测量时发送所述测量请求、接收到所述应答信号的时间分别计算出当前测量节点与其余测量节点之间的距离；

步骤S203、根据所述当前测量节点与其余测量节点之间的距离，确定当前测量节点相对于其余测量节点的空间位置状态关系。

进一步的，所述步骤S201中初始化信息包括测量节点的总数数量N、各测量节点的编号node_num、测量的频率、测量周期T_timer、测量过程中使用的定时器的参数中一种或两种以上的组合。