[发明专利]一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法

说明书

本发明公开了一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法，包括云平台、无人车和无人机，所述5G网关终端包括队形保持控制器和轨迹跟踪控制器；基于TDOA和DOA融合定位方式计算5G网关的网关终端坐标；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，将期望运行信息发送给所述5G网关终端；所述5G网关终端将编队控制的控制量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。该方法提供稳定的精度较高的定位信息，无人机能与地面无人车完成协作任务。

技术领域

本发明涉及5G网络技术领域，尤其涉及一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法。

背景技术

目前市面上的无人机多采用2.4G等短程通信方式，仅能在视距范围内进行控制，通信距离短，数据共享能力差，而4G通信在时延、带宽上无法满足部分无人机业务。无人机定位主要基于GPS定位，定位精度不高，GPS信号易受建筑物等遮挡导致定位失效。RTK定位可提供高精度的定位信息，若无人机采用RTK定位，需在无人机上携带两个以上的信号接收机，给无人机带来较大负荷。

而且，现有的大部分无人机不具备协同能力，感知和作业范围小，在有协同作业需求时改造升级成本高、难度大。例如无人机和消防机器人协同侦查灭火的情况。有鉴于此，需要对传统单机飞行的无人机进行定位功能和协同作业能力的快速扩展。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法，将5G网关作为无人机飞行控制的扩展模块，无需对原有无人机和飞行系统做大规模改动，即可为无人机进行低成本的快速升级，5G网关通过5G无线定位方式提供稳定的精度较高的定位信息，通过5G网关在边缘计算平台为无人机扩展协作功能，使无人机能与地面无人车完成协作任务，有效扩大无人机在侦察巡检范围。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于5G网关的无人机与无人车协作方法，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。

进一步的，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；