[发明专利]基于激光雷达与定位向量匹配的多无人机协同定位方法

说明书

本发明提供的基于激光雷达与定位向量匹配的多无人机协同定位方法，通过定位向量匹配算法，使用激光雷达测量无人机之间高精度的相对位置，以及使用GPS获取各无人机带有编号信息的低精度定位信息，将激光雷达定位信息和GPS定位信息融合，通过激光雷达定位向量和GPS定位向量匹配，解算出激光雷达所测无人机的编号，得到高精度的无人机协同定位信息，解决了激光雷达无法测得编队机群内部无人机编号的问题，计算出机群内部各无人机之间高精度的协同定位数据，满足无人机编队飞行对协同定位精度的要求。

技术领域

本发明属于多无人机协同定位领域，特别涉及一种基于激光雷达与定位向量匹配的无人机编队飞行协同定位方法。

背景技术

无人机具有效率高、成本低、可重复使用的特点，在工业、商业应用中的需求越来越强烈，应用场景也越来越广泛，而无人机单机自身的性能是有限的，采用无人机编队可以增加无人机载荷，能够使无人机应对复杂任务，提高任务执行的可靠性与容错率。实现无人机编队飞行的一个关键因素在于无人机的避障飞行问题，在飞行过程中，通过无人机协同定位技术提供精准的定位信息，可以使飞行控制器精确指导固定翼无人机编队飞行，是提高无人机编队飞行稳定性与任务完成成功率的关键因素，因此无人机协同定位在上世纪八十年代末就成为学术界和应用部门的研究热点。

传统的无人机编队定位方式通常通过全球定位系统GPS采集位置数据，通过GPS数据解析获得当前的固定翼无人机定位信息，然而GPS定位精度低，更新频率慢，定位数据容易产生漂移，且易受外接电磁信号的干扰。无人机编队飞行需要机群内部无人机能够提供高精度定位信息从而控制各无人机稳定飞行，只采用GPS单一传感器获取的粗略定位信息不能满足多无人机编队飞行对高精度定位的需求。为了获取高精度的定位信息，可以使用激光雷达测量无人机之间的相对位置，但是激光雷达所测量的位置信息不包含所测无人机的编号信息，从而无法实现多无人机协同定位应用。

综上所述，为使多无人机编队具有更强的协同定位能力，需要发展一种适用于无人机编队飞行的高精度协同定位方法。

发明内容

针对现有技术中无人机编队机群内部无人机定位精度低，激光雷达传感器无法获取所测无人机编号的问题，本发明提供了一种基于激光雷达与定位向量匹配的多无人机协同定位技术，可以在无人机编队执行飞行任务时，融合GPS和激光雷达传感器的定位数据，提供各编号无人机的高精度定位信息，满足无人机编队飞行对协同定位的要求。

本发明采用如下技术方案来实现：

基于激光雷达与定位向量匹配的多无人机协同定位方法，包括以下步骤：

步骤1、采用激光雷达测量机群内无人机之间的定位信息，得到激光雷达定位向量；

步骤2：采用GPS测得机群内各个无人机的大地坐标信息，并使各个无人机实时获得机群内其它无人机的GPS定位信息；

步骤3：根据GPS定位信息计算无人机的GPS定位向量；

步骤4：对激光雷达定位向量和GPS定位向量进行匹配，得到机群内部各无人机的协同定位信息。

优选的，所述激光雷达定位向量为a_ij＝(x_ij,y_ij,z_ij)；

其中，i为无人机的编号，j为第j组激光雷达定位向量。

优选的，步骤2中，建立无人机编队组网通信系统，通过无人机编队组网通信系统广播各无人机GPS定位信息，使得各个无人机获得机群内其它无人机的GPS定位信息。