[发明专利]一种无人机自主跟踪起降系统及跟踪定位方法

权利要求书

1.一种无人机自主跟踪起降系统的跟踪定位方法，其特征在于，基于一种无人机自主跟踪起降系统，该系统包括：

地面站、平台端和机载端；平台端连接机载端，机载端连接地面站；

地面站用于实时显示机载端的姿态、速度、位置、GPS状态、平台端与机载端的相对位置与相对速度和调整导航参数与控制参数；

平台端包括组合导航系统和差分GPS基准站；组合导航系统和差分GPS基准站通过串口连接；

机载端包括飞行控制系统和差分GPS天空端；飞行控制系统和差分GPS天空端通过串口连接；差分GPS基准站和差分GPS天空端通过数传电台实时实时连接；组合导航系统和飞行控制系统通过数传电台实时连接；

该方法包括以下步骤：

步骤1，差分GPS基准站通过串口向组合导航系统实时发送平台的GPS位置、GPS速度和GPS航向信息，组合导航系统接收到差分GPS基准站发送的信息后进行组合导航，然后通过数传电台将组合导航系统计算的平台位置、速度与航向信息发送给机载端的飞行控制系统；

步骤2，差分GPS基准站通过数传电台实时向差分GPS天空端发送差分数据，该数据用于计算机载端与平台端的相对位置，该相对位置计作量测一，差分GPS天空端通过串口发送给飞行控制系统，同时通过同一串口发送机载端的GPS位置、GPS速度与GPS航向信息，飞行控制系统接收到差分GPS天空端输出的信息后进行组合导航，得到组合导航后的机载端位置、速度与航向，然后与平台端组合导航系统发送的平台位置与速度信息结合，计算机载端与平台端的相对位置与相对速度，该相对位置与相对速度计作量测二；

步骤3，使用量测一与量测二进行卡尔曼滤波计算机载端与平台端的相对位置与相对速度并将结果通过数传实时发送给地面站。

2.根据权利要求1所述的一种无人机自主跟踪起降系统的跟踪定位方法，其特征在于，步骤2中，选取机载端与平台端的相对位置与相对速度为状态向量，即：[p_x p_y p_z v_x v_y v_z]^T，其中p_x为x方向相对位置，p_y为y方向相对位置，p_z为z方向相对位置，v_x为x方向相对速度，v_y为y方向相对速度，v_z为z方向相对速度；系统的状态方程为：

其中：

X_k-1—k-1时刻状态向量；Φ_k/k-1—状态转移矩阵；—k时刻状态向量的预测；t—相邻两帧数据时间间隔；—k时刻x方向相对位置估计值的预测值；—k时刻y方向相对位置估计值的预测值；—k时刻z方向相对位置估计值的预测值；—k时刻x方向相对速度估计值的预测值；—k时刻y方向相对速度估计值的预测值；—k时刻z方向相对速度估计值的预测值；—k-1时刻x方向相对位置估计值；—k-1时刻y方向相对位置估计值；—k-1时刻z方向相对位置估计值；—k-1时刻x方向相对速度估计值；—k-1时刻y方向相对速度估计值；—k-1时刻z方向相对速度估计值。