[发明专利]能覆盖农林机器人信号的无人机定位方法

说明书

本发明涉及一种基于优化技术的能覆盖机器人信号的无人机定位方法，所述方法提出了农林机器人的概念及其需求市场，针对农林机器人在信号源与定位功能方面的短板，本发明使用最优化技术建立一个多约束的复杂半定规划模型。通过多约束复杂半定规划模型的结构，将该模型分解为多约束简单半定规划问题模型和序列最大元问题模型。利用循环策略解决序列最大元问题，并设计一种求解多约束半定规化的高效随机算法。本发明用于解决农业和林业生产中，无人机定位所面临的覆盖机器人信号的信号缺失等问题。

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，具有涉及一种基于最优化技术的能覆盖农林机器人信号的无人机定位方法。

背景技术

在农业及林业的生产活动中，需要使用能无人自动操作的机械人，称之为农林机器人。就通信层面而言，农林作业面积大、范围广，不容易建立信号的覆盖网。此外，农林作物与农田作物高度相比，高度是明显不能被忽视的，它是影响信号覆盖与信号通讯的重要原因之一。

农林范围内的机器人由于林园地形较农田视野更加狭窄，因此农林机器人与农田机器人相比体积较小，而且农林机器人所需数量还与林木生长周期和种植面积有关。再有，由于农林作物的高度大，对信号具有遮挡性，对农林机器人的位置监测带来不可忽视的误差。因而需要补充信号，以便准确进行监测。

本发明将利用无人机机载基站补充信号，其目标是精准补充覆盖农业机器人的信号，利用无人机对农林机器人进行定位，基于优化技术解决信号覆盖问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明设计一种基于优化技术的能覆盖农林机器人信号的无人机定位方法，首先提出了农林机器人的概念，针对农林机器人在信号源与定位功能方面的短板，使用无人机机载基站补充信号，利用最优化技术建立一个可分解为半定规划与序列最大元问题的模型。沿用经典循环策略解决序列最大元问题，并设计一种求解多约束半定规化的高效随机算法。该技术用于解决了农业和林业生产中，无人机定位所面临的信号缺失与机器人防碰撞等问题。

本发明所涉及的农林机器人指的是：在农林生产中使用检测和演算等人工智能技术、由不同程序软件控制、适应各种作业、能感觉并适应农业和林业等作物种类与环境变化、能无人自动操作的机械。该种类机器人可在例如果树采摘、农药喷洒等诸多农林作业领域有广阔的市场前景。

农林范围内的机器人由于林园地形较农田视野更加狭窄，因此农林机器人与农田机器人相比体积较小，由于农林作物高度大，对信号具有遮挡性，需要补充信号，以便准确进行监测。

本发明的技术方案为：基于优化技术的能覆盖农林机器人信号的无人机定位方法，所述方法所依赖的硬件包括一架无人机和多台农林机器人M，所述无人机上设有机载基站，利用所述机载基站对所述农林机器人M补充信号，在所述方法中所利用的距离度量单位为米，时间单位为分钟，下面建立能覆盖农林机器人信号的无人机定位最优化模型：

第i个农林机器人Mi的活动范围界定为椭圆区域，记为E_i，i为正整数，其长轴为短轴为以E_i的位置中心为坐标原点，南北方向为纵轴，用t₂表示，东西方向为横轴，用t₁表示，E_i的长轴与横轴的正半轴夹角为θi，，E_i的旋转变换矩阵为E_i的方程为：

E_i的方程数据矩阵为

表示矩阵A_i是正定的，为A_i的逆矩阵，i＝1,…,m,m是正整数；