无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法及其应用，方法为：针对飞行域限制下无人机集群进行RSS测量，建立最优几何配置问题；悬停状态下，不考虑飞行高度和水平距离，根据框架理论，将最优几何配置问题分解为常规和非常规情形，分别确立最优的传感器

【技术实现步骤摘要】
无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法及其应用


[0001]本专利技术涉及源定位技术及无人机定位
，特别是一种无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术、机器人技术的发展，使用无人机集群进行源定位在地面移动用户定位，灾难救援，野生动物跟踪，以及电子战争等领域发挥着越来越重要的作用。相对于传统的基站定位以及卫星定位，无人机定位有着易于部署，灵活调动等优势。根据不同的无人机定位传感器，定位技术通常可分为：AOA定位技术、TOA定位技术、TDOA定位技术、RSS(Received Signal Strength，接收信号强度)定位技术。在实际应用中，RSS定位对于硬件以及无线传播环境的要求最低，因此得到广泛应用。
[0003]对于基于无人机集群的RSS源定位，最佳无偏估计误差由克拉美罗界(Cramer
‑
Rao lower bounds，CRLB)确定。CRLB由两部分组成：测量条件和内在设置。测量条件与无线传播环境，无人机的采样状态等相关联；内在设置指的是无人机<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法，其特征在于，包括：步骤S1、针对飞行域限制下无人机集群进行RSS测量，建立最优几何配置问题，用于优化无人机测量几何设置；步骤S2、悬停状态下，不考虑飞行高度和水平距离，根据框架理论，将最优几何配置问题分解为常规和非常规情形，分别确立最优的传感器
‑
目标几何结构，然后考虑域限制，通过几何和代数分析，确定出无人机集群悬停状态下的最优几何配置方案；步骤S3、低速飞行状态下，基于悬停状态下的最优几何配置方案，运用传感器等效性放置准则，考虑域限制，确定无人机集群低速飞行状态下的最优几何配置方案；步骤S4、高速飞行状态下，基于悬停状态下的最优几何配置方案，运用传感器等效性放置准则，考虑域限制，确定无人机集群高速飞行状态下的最优几何配置方案。2.根据权利要求1所述的无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法，其特征在于，所述步骤S1，具体如下：无人机集群由N个无人机构成，对地面上的目标辐射源发出的射频信号强度进行测量；其中，无人机i的总测量次数记为M
i
，无人机i在第j次测量的位置为U
i，j
＝(x
i，j
，y
i，j
，z
i，j
)；目标的位置未知，记为s＝(x，y，0)；根据电磁波传播路径损耗模型，无人机i在第j次测量的RSS值为R
i，j
＝p0‑
10γlg(d
i，j
)+η
i，j
，d
i，j
＝||s
‑
U
i，j
||，其中||.||表示2范数，p0为目标的发射功率，γ为信号传播环境的路径损耗因子，η
i，j
为0均值，方差为σ
i
的高斯噪声；假设各个无人机之间的测量噪声相互独立；费雪信息矩阵，表征测量的有效信息量，费雪信息矩阵即FIM写成如下形式：其中，其中，β
i，j
为第i个无人机第j次测量与目标的水平角，即，为了最大化有效信息量，采用D
‑
优化准则，即以最大化F的行列式为目标，设置无人机位置U
i，j
；无人机位置U
i，j
由r
i，j
、β
i，j
以及飞行高度h
i，j
唯一确定；同时，无人机集群在测量过程中存在最小的飞行高度h0和最小的水平距离r0条件，即，r
i，j
≥r0，z
i，j
＝h
i，j
≥h0；综上所述，优化无人机测量几何设置的问题建立为P：s.t.r
i，j
≥r0，z
i，j
＝h
i，j
≥h0其中，r表示r
i，j
的集合，β表示β
i，j
的集合，h表示h
i，j
的集合。3.根据权利要求1所述的无人机集群RSS源定位中最优的几何配置方法，其特征在于，所述步骤S2，具体如下：
假设无人机在定位任务中处于悬停状态，即无人机的最大速度c
max
＝0，对于无人机i，得，x
i，j
＝x
i
，y
i，j
＝y
i
，j＝1
…
M
i
；FIM简化为：其中，其中，β
i
为第i个无人机在测量过程中与目标的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：束锋，程鑫，邹骏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：