【技术实现步骤摘要】
基于无人机的联合自定位和姿态估计方法、存储介质及设备
[0001]本专利技术属于无源定位
,具体地,涉及一种基于无人机的联合自定位和姿态估计方法、存储介质及设备。
技术介绍
[0002]随着导航卫星技术的发展,全球卫星定位系统和北斗卫星定位系统已成为日常生活和工程技术里不可或缺的一部分,为数以亿计的人民提供了廉价的高精度定位导航。然而,卫星信号可能无法穿透恶劣环境中的障碍物(如城市峡谷、树冠和天桥),从而提供误差较大乃至错误的导航信息。甚至,在较大电磁干扰环境中,卫星信号由于受到了干扰无法提供定位,导致卫星导航拒止。
[0003]目前大部分基于方位角的定位技术,并未考虑工程环境下的传感器姿态问题。事实上,无人机的姿态并非保持静止,而是可能随着采样观测点的变化而变化的,在额外载荷下,该姿态角可以通过物理手段较为容易的得到。然而,由于现有高能量密度电池的理论和技术陷入瓶颈,现有载荷无人机受自身电池容量和动力限制,并不具备高载荷能力,过高的载荷会导致无人机飞行时间缩短,并降低了无人机的灵活性。另一方面,现有基于方位角的定位技术,大多位于无源定位的框架中,并未拓展到自定位的框架里。在导航拒止时,利用已知位置的锚节点辐射源进行自身位置和姿态的同时确定仍旧是一个未被工程考虑的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种基于无人机的联合自定位和姿态估计方法、存储介质及设备,该联合自定位和姿态估计方法解决导航拒止下,利用锚节点实现高精度自定位及姿态估计,仅需一维搜索即可获取 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的联合自定位和姿态估计方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤S1:装载阵列传感器的无人机接收K个位置已知的锚节点辐射源的信号,并对K个锚节点辐射源进行方位角估计;步骤S2:根据方位角估计值以及各锚节点辐射源的位置坐标,利用最小二乘准则构建以无人机位置和姿态为变元的优化函数;步骤S3:利用不等关系消除优化函数中的无人机位置变元,构造仅以姿态为变元的优化函数;步骤S4:利用一维搜索以姿态为变元的优化函数,得到最优无人机姿态和无人机自身位置。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的联合自定位和姿态估计方法,其特征在于,步骤S1中无人机接收位置已知的锚节点辐射源的信号为:x(t)=a(θ
k
,ζ)s
k
(t)+n(t)其中,s
k
(t)表示第k个锚节点辐射源所辐射的信号经过传播后到达无人机时的信号,n(t)表示零均值复高斯噪声,a(θ
k
,ζ)表示线阵流形,j表示虚数单位,θ
k
表示第k个锚节点辐射源的方位角,[u
kx
,u
ky
]表示第k个锚节点辐射源的位置坐标,p=[p
x
,p
y
]表示当前无人机的真实位置坐标,ζ表示无人机姿态,λ为信号波长,d为阵元间距,M表示阵元数。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的联合自定位和姿态估计方法,其特征在于,步骤S1中对K个锚节点辐射源进行方位角估计的过程为:步骤S1.1、求取无人机接收位置已知的锚节点辐射源的信号的协方差矩阵其中,表示均值符号,H表示共轭转置;步骤S1.2、对协方差矩阵进行特征值分解,其中,Λ表示特征值矩阵,Λ=diag{λ1,...,λ
M
},Λ的对角线元素λ1,...,λ
M
为协方差矩阵的特征值,λ1≥...≥λ
M
;表示特征矩阵,e1,...,e
M
为与λ1,...,λ
M
一一对应的特征向量;步骤S1.3、取前K个特征值所对应的特征向量,构成信号子空间E
s
=[e1,
…
,e
K
],取信号子空间E
...
【专利技术属性】
技术研发人员:李潘,李建峰,晋本周,张小飞,吴启晖,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:
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