车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法技术

本发明专利技术公开了一种车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，包括以下步骤：UWB模块安装与部署：采用地面三辆机动消防车作为定位平台，在每辆车的车顶上部署并安装四个UWB模块；每辆机动消防车车顶平台部署一架消防旋翼无人机，每架旋翼无人机上安装一个UWB模块；消防旋翼无人机UWB模块坐标解算；消防旋翼无人机UWB模块TOA传感器数据采集；消防旋翼无人机空间位置解算。本发明专利技术在城市楼宇间GPS信号不可靠、信号弱或拒止条件下，通过多辆小型机动消防车TOA协同定位方式，实现消防旋翼无人机空间位置的精确可靠解算，从而为消防旋翼无人机自主或半自主飞行提供先决条件，提高消防员作业时的安全性。

TOA Cooperative Location Method for Vehicle Fire Rotor UAV

The invention discloses a TOA coordinated positioning method for vehicle-mounted fire-fighting rotorcraft UAV, which includes the following steps: installation and deployment of UWB module: using three motor fire-fighting vehicles on the ground as positioning platform, deploying and installing four UWB modules on the roof of each vehicle; deploying one fire-fighting rotorcraft UAV on the roof platform of each motor fire-fighting vehicle, and installing one UWB module on each rotorcraft UAV. The coordinate calculation of UWB module of fire-fighting rotorcraft UAV; data collection of TOA sensor of UWB module of fire-fighting rotorcraft UAV; spatial position calculation of fire-fighting rotorcraft UAV. Under the condition of unreliable GPS signal, weak signal or rejection between urban buildings, the method realizes accurate and reliable calculation of the space position of fire-fighting rotorcraft UAV by means of TOA coordinated positioning mode of several small motor fire-fighting vehicles, thus providing preconditions for autonomous or semi-autonomous flight of fire-fighting rotorcraft UAV and improving the safety of firefighters in operation.

【技术实现步骤摘要】
车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法
本专利技术涉及定位
，具体涉及一种车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法。
技术介绍
城市消防问题一直是困扰城市经济发展的重大难题，一旦扑救不及时，会造成巨大的财产、人员伤亡损失。据不完全统计，中国现有100米以上高楼数以万计，未来10年，中国摩天大楼的增长速度和数量将傲视全球。超高层建筑的崛起，给城市消防带来巨大压力。目前，高楼消防通常采用搭建云梯使用高压水枪喷射灭火，国内目前最高灭火云梯仅101米，且造价极其昂贵、体型庞大笨重，无法在交通繁忙、道路狭窄的城市消防中大规模普及。而小型化的消防车又达不到对高层建筑灭火的高度。近年来，国内外旋翼无人机技术得到了飞速发展，并逐步向军民应用领域挺近，已有多家企业和科研机构开始研发用于消防的无人机样机。由于消防作业环境的危险性和特殊性，业内通常要求消防旋翼无人机作业时能实现自主或半自主飞行(包括定点悬停)，消防员仅需在消防车内或安全区域监控无人机飞行和作业，从而减轻消防员的工作压力，提高其作业时的安全性。要实现消防无人机作业时的自主或半自主飞行，必须首先解决城市楼宇间消防无人机的精确定位问题。目前，室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，UWB模块安装与部署：采用地面三辆机动消防车作为定位平台，在每辆车的车顶上部署并安装四个UWB模块；每辆机动消防车车顶平台部署一架消防旋翼无人机，每架旋翼无人机上安装一个UWB模块；第二步，消防旋翼无人机UWB模块坐标解算；第三步，消防旋翼无人机UWB模块TOA传感器数据采集；第四步，消防旋翼无人机空间位置解算。

【技术特征摘要】
1.一种车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，UWB模块安装与部署：采用地面三辆机动消防车作为定位平台，在每辆车的车顶上部署并安装四个UWB模块；每辆机动消防车车顶平台部署一架消防旋翼无人机，每架旋翼无人机上安装一个UWB模块；第二步，消防旋翼无人机UWB模块坐标解算；第三步，消防旋翼无人机UWB模块TOA传感器数据采集；第四步，消防旋翼无人机空间位置解算。2.根据权利要求1所述的车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，第一步具体为：采用地面三辆机动消防车作为定位平台，在每辆车的车顶上部署并安装四个UWB模块，定义三辆消防车的编号分别为i，i＝1，2，3，每辆车上的四个UWB模块分别标识为Ai，Bi，Ci，Di，i＝1，2，3；每辆机动消防车车顶平台部署一架消防旋翼无人机，标识为Wi，每架旋翼无人机上安装一个UWB模块，标识为Ti，i＝1，2，3；旋翼无人机Wi以i号车为基准车，定义并初始化旋翼无人机Wi空间坐标系Aixyz，初始化每辆车上的四个UWB模块的位置坐标：将其标识为Ai(0，0，0)，Bi(b0，0，0)，Ci(0，c0，0)，Di(b0，c0，d0)，i＝1，2，3，b0，c0，d0为车载UWB模块安装位置参数常量；旋翼无人机Wi的UWB模块空间位置坐标标识为Ti(x，y，z)，i＝1，2，3。3.根据权利要求2所述的车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，旋翼无人机Wi空间坐标系Aixyz定义如下：坐标原点取UWB模块TOA传感器所处安装位置Ai，x轴经过TOA传感器Bi指向车头方向；y轴经过传感器Ai与x轴垂直，z轴指向天顶，为标准右手坐标系。4.根据权利要求2所述的车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，每辆车上有三个UWB模块共面，另外一个UWB模块在三个UWB模块所处平面的上方。5.根据权利要求2所述的车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，第二步具体为：旋翼无人机Wi对应第i号车上的四个UWB基站坐标为Ai，Bi，Ci，Di，以此i号车坐标系Aixyz为基准坐标系，测量另外两辆车上的8个UWB基站分别到达第i号车上的四个UWB基站Ai，Bi，Ci，Di的TOA，并将其转换为距离测量，标识为：其中i≠j，i，j∈{1，2，3}；依据(1)式中的距离测量值，分别计算另外两辆车上的8个UWB基站在Aixyz中的坐标，标识为：6.根据权利要求5所述的车载消防旋翼无人机TOA协同定位方法，其特征在于，第三步具体为：定义UWB基站TO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李银伢，戚国庆，盛安冬，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32