[发明专利]一种无人机搜索目标快速定位方法

摘要

本发明公开了一种无人机搜索目标快速定位方法。本方法采用一架搜索无人机搜索旷野中目标，通过自身无线系统传输可视图像进行目标锁定，通过特定航行轨迹配合无人机多点视角切换和所处的姿态信息、高度信息和GPS定位信息进行多点定位迭代计算来快速获得旷野目标的具体定位信息。本搜索定位方法可广泛适用于无人机目标搜索的目标定位。

主权项

一种无人机搜索目标快速定位方法，其特征在于：采用一架搜索无人机（1）搜索旷野目标信息，通过无线传输给接收基站（2），由接收基站（2）进行目标定位迭代计算，快速精确获得目标定位信息；所述接收基站（2）主要用于接收所述搜索无人机（1）的捷联惯导信息、高度信息、GPS定位信息和视角信息，控制无人机完成多点特定航迹巡航和定位，根据多点信息迭代计算，来确定快速搜索目标的坐标；所述多点信息迭代计算方法的具体操作步骤如下：①设在三维坐标图中目标为T点，无人机起始点为A；②通过捷联惯导信息对GPS定位信息进行校正计算出无人机所处各点的GPS定位信息；③在目标锁定情况下，记录目标锁定视角点，无人机锁定目标后对应视角为∠A＇AT，其中A＇为所述无人机锁定目标后的位置点，获得视角角度过程中通过姿态角度信息进行修正，以保证锁定视角的参考坐标为地面三维坐标系，且无姿态角偏差；记录A的GPS坐标和高度,得A（xa,ya,ha），其中xa,ya,ha为A点的三维坐标值；④无人机偏转一定角度后保持航行角度β，保持A点的相同高度水平移动l距离后到B1点，记录B1的GPS坐标和高度，得 B1点三维坐标（xb,yb,ha）；⑤无人机在B1点垂直下降h1到达B点，使得目标在无人机图像中的对应点相同，即视角相同（∠A＇AT=∠B＇BT），记录B点坐标（xb，yb，ha‑h1）；⑥无人机保持航行角度β，保持B点的相同高度水平移动l距离到达C1后垂直下降h2到达C点，使得目标在无人机图像中的对应点相同，即视角相同（∠A＇AT=∠B＇BT=∠C＇CT），记录C点坐标（xc,yc,ha‑h1‑h2）；⑦根据三维坐标图中已确定A、B、C、A1、B1和C1 的GPS坐标和高度，通过三角形投影和三角形相似的三角坐标计算，可在不必知道具体目标锁定视角∠A＇AT、∠B＇BT、∠C＇CT和偏转航行角度β的精确大小的情况下，就可以精确获得目标T的GPS定位坐标；⑧具体计算如下：i)根据三角形投影，可以获得：|A＇B＇|=|AB1|=l                              （1）| B＇C＇|=|BC1|=l                             （2）ii)根据∠A＇AT=∠B＇BT=∠C＇CT，直角三角形⊿A＇AT与⊿B＇BT三角形相似，直角三角形⊿C＇CT与⊿B＇BT三角形相似；iii）根据三角形相似原理，可以获得：（3）（4）iv）在△A＇C＇T和△A＇B＇T中，根据余弦定理可以获得（5）在△B＇C＇T中，设∠C＇B＇T为，（6）v）由于l、ha、h1、h2已知，公式（1）、（2）、（3）和（4）代入公式（5）、（6），即可以求出|A＇T|、|B＇T|和|C＇T|以及角度β，；vi）在xoy平面进行分析，在△A＇B＇T中，根据点A＇（xa， ya）、B＇（xb，yb），以及角度β、：设直线A＇C＇在xoy平面的斜率为ka,则，设直线T A＇的斜率为k1,则在△B＇C＇T中，直线B＇C＇在xoy平面的斜率也为ka，设直线T B＇的斜率为k2,则：，即可得到直线T A＇的方程为：(7)直线T B＇的方程为：(8)直线T A＇和直线T B＇的交点即为T点坐标（xt,yt）：综合（7）、（8）得：至此，目标T的精确坐标确定。