[发明专利]一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法

权利要求书

1.一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法，其特征在于，包括云平台、无人车和无人机，所述无人车和无人机均安装有5G网关终端，所述无人车和无人机均通过5G无线网络与所述云平台通信连接；

所述5G网关包括队形保持控制器和轨迹跟踪控制器；

该方法包括以下步骤：

基于TDOA和DOA融合定位方式计算5G网关终端坐标；

基于5G网关终端坐标，获取所述无人车和所述无人机的实际运行状态，所述实际运行状态包括实际位置、实际速度和实际航向角度；

所述云平台构建有虚拟领航者的无人车和无人机的编队系统模型；

所述5G网关终端将所述无人车和无人机的实际运行状态发送至所述云平台；

所述云平台根据所述无人车和所述无人机的实际运行状态以及执行任务规划虚拟领航者的轨迹，将无人车和无人机的期望运行信息发送给所述5G网关终端，所述期望运行信息包括期望位置、速度和航向角度；

所述5G网关终端的队形保持控制器根据所述期望运行信息计算出无人机和无人车编队保持队形所需的控制量，所述5G网关终端的轨迹跟踪控制器计算出无人车和无人机跟踪虚拟领航者所需的控制量，将两部分控制量加权求和作为编队控制的控制量；

所述5G网关终端将编队控制的控制量分别下发给无人车和无人机两者的控制器，由控制器控制无人车和无人机的运行。

2.根据权利要求1所述的基于5G网关的无人机与无人车协作方法，其特征在于，基于TDOA和DOA融合定位方式计算5G网关终端坐标的方法为：

TDOA定位：通过5G网关终端到达两个不同基站的间的时间差估计5G网关终端到该两个基站的距离差，再由该距离差与5G网关终端坐标关系解算该5G网关终端的坐标；

DOA定位：通过天线阵列测量两个基站发出的信号到5G网关终端接收的入射角度，建立空间直线方程组，所述入射角度包括俯仰角和偏航角；通过所述的空间直线方程组联解出该5G网关终端的坐标；

将TDOA定位所得5G网关终端的坐标和DOA定位所得5G网关终端的坐标，加权平均得到最终坐标。

3.根据权利要求2所述的基于5G网关的无人机与无人车协作方法，其特征在于，所述TDOA定位的方法为：

(1)5G网关终端到达第i个基站的时间表示模型：

其中，δ_ue为5G网关终端的时钟误差，δ_i为基站的时钟误差，c为光速，P_ue为网关终端位置，P_i为基站位置，为测距误差；

(2)作差估计出无人机到达两个基站的距离差D_ij，记D_i＝|P_ue-P_i|为无人机到达基站i的距离，D_ij＝|D_i-D_j|为无人机到基站i,j的距离差；

(3)由上述距离差与无人机坐标关系解算无人机的坐标：

其中，(x_i,y_i,z_i)，(x_j,y_j,z_j)表示基站i,j的坐标；

(4)联立多个步骤(1)-(3)的方程式，解出5G网关终端的坐标(x,y,z)。