一种基于无人机网关的室外定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种基于无人机网关的室外定位方法及装置，该方法通过接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，通过第一距离计算公式对每一无人机发送的当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与当前扫描传感器节点之间的第一距离；通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的第一距离进行处理，获取每一第一距离对应的距离转换值；对所有距离转换值进行正态分布处理，选取最高置信区间对应的距离值作为观测点与当前扫描传感器节点之间的第二距离，第二距离即为当前扫描传感器节点的位置信息，提高定位准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机网关的室外定位方法及装置
本专利技术涉及无线定位
，具体涉及一种基于无人机网关的室外定位方法及装置。
技术介绍
随着无线传感器网络尤其是物联网技术在行业中的不断深入，定位技术在农业、交通、仓储等多领域扮演不可或缺的角色。现有定位方式主要包括以下三种方式：一、通过GPS全球定位系统进行定位，其优点是精度高，缺点是能耗高并且需要定位芯片，大范围部署成本高；二、基于蓝牙或WiFi信号的强弱或者信号到达时间差进行定位，其优点是成本低、工作时间长、易部署，缺点是传播范围小，大多应用于室内环境；三、通过LoRa（LongRangeRadio，远距离无线电）信号定位，但是现有的基于LoRa的定位方法需要多个固定的且已知精确位置的基站（或网关）来实现较高精度的定位，这为室外无线传感器网络的部署增加了安装和部署成本，另外，对于室外环境，固定位置的LoRa基站随环境变化依然存在定位不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的基于LoRa的定位方法部署成本高且定位不准确。本专利技术提供一种基于无人机网关的室外定位方法及装置，以降低部署成本，提高定位准确性。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于无人机网关的室外定位方法，包括中央控制端执行的如下步骤：接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，每一当前扫描传感器节点对应一当前节点标识；通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离；通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述第一距离对应的距离转换值；对所有所述距离转换值进行正态分布处理，选取最高置信区间对应的距离值作为观测点与所述当前扫描传感器节点之间的第二距离，所述第二距离即为所述当前扫描传感器节点的位置信息。进一步地，所述通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离，包括：获取待使用信号衰减系数和预测的基准信号强度，并基于每一无人机发送的所述当前节点标识，获取每一无人机与所述当前节点标识对应的当前传感器节点之间的最小扫描距离和当前扫描信号强度；调用第一距离计算公式分别对每一无人机对应的最小扫描距离、待使用信号衰减系数、基准信号强度和当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前传感器节点之间的第一距离。进一步地，所述第一距离计算公式具体为：，其中，指第个无人机与当前传感器节点之间的第一距离，指第个无人机与当前传感器节点之间的最小扫描距离，指预测的基准信号强度，指第个无人机扫描当前传感器节点时的当前扫描信号强度，指待使用信号衰减系数。进一步地，所述基于无人机网关的室外定位方法还包括：获取预测的基准信号强度，以及各传感器节点标识对应的最大扫描距离和最小扫描距离；获取当前时刻各无人机扫描对应的传感器节点时，实际测量的实测信号强度；调用衰减系数计算公式对所述基准信号强度、最大扫描距离、最小扫描距离和实测信号强度进行计算，获取各传感器节点标识对应的待计算信号衰减系数；基于所述传感器节点标识，计算传感器节点对应的节点个数，并通过所述节点个数对所述待计算信号衰减系数进行平均值计算，获取待使用信号衰减系数。进一步地，所述衰减系数计算公式具体为：,其中，指第个传感器节点标识无对应的待计算信号衰减系数，指预测的基准信号强度，指当前时刻，各无人机扫描对应的传感器节点时的实测信号强度，指第个传感器节点标识对应的最大扫描距离，指第个传感器节点标识对应的最小扫描距离。进一步地，所述通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述第一距离对应的距离转换值，包括：基于所述当前节点标识的位置坐标、每一当前无人机位置的坐标和所述当前节点标识的第一距离构建方程组；将方程组进行矩阵形式转换，获取目标像向量，其中，转换后的矩阵为；其中，A为最小二乘矩阵，为距离转换值，B为目标向量；通过最小二乘法对所述目标向量进行计算，获取每一目标向量对应的距离转换值。进一步地，所述方程组为，其中，为第个当前无人机位置的坐标，为第个扫描当前扫描传感器节点的无人机与当前扫描传感器节点之间的第一距离，；所述最小二乘矩阵A为：；所述目标向量B为：所述通过最小二乘法对所述目标向量进行计算，获取每一目标向量对应的距离转换值，具体为：，其中，为距离转换值。一种基于无人机网关的室外定位装置，包括：数据接收模块，用于接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，每一当前扫描传感器节点对应一当前节点标识；第一距离计算模块，用于通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离；距离换算算法处理模块，用于通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述第一距离对应的距离转换值；位置信息获取模块，用于对所有所述距离转换值进行正态分布处理，选取最高置信区间对应的距离值作为观测点与所述当前扫描传感器节点之间的第二距离，所述第二距离即为所述当前扫描传感器节点的位置信息。一种基于无人机网关的室外定位方法，包括无人机群中每一无人机执行的如下步骤：确定当前扫描传感器节点，并向所述当前传感器节点发送唤醒信号；获取当前传感器节点基于所述唤醒信号回传的定位请求，所述定位请求携带有节点标识；基于所述定位请求，按照预先存储的飞行路径，对所述当前扫描传感器节点进行扫描，获取当前扫描信号强度和当前无人机位置坐标；将当前扫描的传感器节点的节点标识作为当前节点标识，并将所述当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置坐标发送给中央控制端。一种基于无人机网关的室外定位装置，包括：唤醒信号发送模块，用于确定当前扫描传感器节点，并向所述当前传感器节点发送唤醒信号；定位请求获取模块，用于获取当前传感器节点基于所述唤醒信号回传的定位请求，所述定位请求携带有节点标识；定位请求处理模块，用于基于所述定位请求，按照预先存储的飞行路径，对所述当前扫描传感器节点进行扫描，获取当前扫描信号强度和当前无人机位置坐标；数据发送模块，用于将当前扫描的传感器节点的节点标识作为当前节点标识，并将所述当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置坐标发送给中央控制端。本专利技术提供的一种基于无人机网关的室外定位方法及装置，通过接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，以将无人机群作为可移动且已知精确位置坐标的网关，通过多个无人机同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，包括中央控制端执行的如下步骤：/n接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，每一当前扫描传感器节点对应一当前节点标识；/n通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离；/n通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述第一距离对应的距离转换值；/n对所有所述距离转换值进行正态分布处理，选取最高置信区间对应的距离值作为观测点与所述当前扫描传感器节点之间的第二距离，所述第二距离即为所述当前扫描传感器节点的位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，包括中央控制端执行的如下步骤：
接收无人机群中每一无人机在对当前扫描传感器节点进行扫描时获取的当前节点标识、当前扫描信号强度和当前无人机位置，每一当前扫描传感器节点对应一当前节点标识；
通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离；
通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述第一距离对应的距离转换值；
对所有所述距离转换值进行正态分布处理，选取最高置信区间对应的距离值作为观测点与所述当前扫描传感器节点之间的第二距离，所述第二距离即为所述当前扫描传感器节点的位置信息。


2.根据权利要求1所述的一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，所述通过第一距离计算公式对每一无人机发送的所述当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前扫描传感器节点之间的第一距离，包括：
获取待使用信号衰减系数和预测的基准信号强度，并基于每一无人机发送的所述当前节点标识，获取每一无人机与所述当前节点标识对应的当前传感器节点之间的最小扫描距离和当前扫描信号强度；
调用第一距离计算公式分别对每一无人机对应的最小扫描距离、待使用信号衰减系数、基准信号强度和当前扫描信号强度进行计算，获取所有无人机与所述当前传感器节点之间的第一距离。


3.根据权利要求2所述的一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，所述第一距离计算公式具体为：，其中，指第个无人机与当前传感器节点之间的第一距离，指第个无人机与当前传感器节点之间的最小扫描距离，指预测的基准信号强度，指第个无人机扫描当前传感器节点时的当前扫描信号强度，指待使用信号衰减系数。


4.根据权利要求2或3所述的一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，所述基于无人机网关的室外定位方法还包括：
获取预测的基准信号强度，以及各传感器节点标识对应的最大扫描距离和最小扫描距离；
获取当前时刻各无人机扫描对应的传感器节点时，实际测量的实测信号强度；
调用衰减系数计算公式对所述基准信号强度、最大扫描距离、最小扫描距离和实测信号强度进行计算，获取各传感器节点标识对应的待计算信号衰减系数；
基于所述传感器节点标识，计算传感器节点对应的节点个数，并通过所述节点个数对所述待计算信号衰减系数进行平均值计算，获取待使用信号衰减系数。


5.根据权利要求4所述的一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，所述衰减系数计算公式具体为：,其中，指第个传感器节点标识无对应的待计算信号衰减系数，指预测的基准信号强度，指当前时刻，各无人机扫描对应的传感器节点时的实测信号强度，指第个传感器节点标识对应的最大扫描距离，指第个传感器节点标识对应的最小扫描距离。


6.根据权利要求1所述的一种基于无人机网关的室外定位方法，其特征在于，所述通过距离换算算法对每一当前无人机位置和对应的所述第一距离进行处理，获取每一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑家顺，潘衡，
申请(专利权)人：成都飞英思特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51