[发明专利]一种基于弹性基线的无人机定位跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于弹性基线的无人机定位跟踪方法，己方无人机选择、路径规划、己方无人机交接以及模式切换均是基于不同场景(高度)下的定位精度分析模型以及其推导的最优构型，同时，基于此提出了一个新的概念“弹性基线”，己方无人机针对非合作目标进行的快速机动带来了基线的变化，基线的变化包括基线距离和方向的变化，以及新旧基线的添加与删除。本发明使得弹性基线网络有着精确度高，灵活可变的定位与跟踪。与现有定位跟踪方法相比，具有定位精度更高、覆盖范围更广、网络结构更灵活、资源利用更平衡、鲁棒性更强的特点。

技术领域

本发明属于无人机定位与跟踪技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于弹性基线的无人机定位跟踪方法。

背景技术

基线在工程测量中意指“所有量测角度及决定平面或空间点或线相关位置所取之准线”。在无线电测量领域，该术语更多见于干涉体制测向、合成孔径雷达等通过多天线阵获取来波方向的相关应用中。其中空间域干涉基线定义为：对同一被测目标，两个测向定位接收机的天线相位中心之间的连线矢量。

随着战场环境愈加复杂，无人机等技术的愈发成熟，利用己方高机动性无人机对区域内入侵的非合作目标(无人机或其他目标)进行高精度定位和长时间跟踪显得尤为重要。然而目标的快速移动不仅对定位效果产生了挑战，也对己方无人机的跟踪随动策略提出了更高的要求。如何在复杂环境下通过己方无人机的部署优化及动态随动跟踪策略，优化己方无人机的基线结构，从而达到更好的定位和跟踪效果已经成为了日渐迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于弹性基线的无人机定位跟踪方法，以实现更灵活、更高精度的定位。

为实现上述发明目的，本发明基于弹性基线的无人机定位跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、己方无人机部署

在需要监测的三维目标空域(监测空域)中初始部署一定数量的己方无人机(无人机集群)，所有己方无人机配备有tdoa(time difference of arrival，到达时间差)/doa(direction of arrival，波达方向)/aoa(angle of arrival，波达角)/rss(receivedsignal strength，接收信号强度)/fdoa((frequency difference of arrival，到达频率差)等定位测量方法中的一种或是混合定位测量方法所需要的硬件，所有己方无人机可以在空域中自由移动；

(2)、初始定位

对于监测空域内的非合作目标p，无人机集群运用传统的集中式定位方法对非合作目标p进行初始定位，非合作目标p的位置表示为x_p＝[x_p,y_p,z_p]；

(3)、判断模式

设置高度阈值z₀，并根据步骤(2)初始定位中的高度信息z_p判断非合作目标p是否为近地目标：

若z_p≥z₀，则认为非合作目标p为非近地目标，工作模式采用无约束模式；

若z_p＜z₀，则认为非合作目标p为近地目标，工作模式采用近地目标模式；

(4)、最优构型分析

对于无约束模式，建立与定位测量方法对应的无约束三维定位精度分析模型，通过求解估计量克拉美罗下界以及证明其存在条件来求得无约束模式的最优构型；

对于近地目标模式，建立与定位测量方法对应的近地目标三维定位精度分析模型，通过静态优化方法最大化估计量的Fisher信息矩阵行列式以及其存在条件来求得近地目标模式的最优构型；