[发明专利]一种基于UWB技术的无人机定位方法

说明书

本发明公开一种基于UWB技术的无人机定位方法，无人机上悬挂有UWB定位标签，空间中分布设置有UWB定位基站，还包括有定位服务器；定位方法包括以下步骤：(1)将UWB定位标签作为轻量级目标标识挂载到无人机上，通过特定频率向各个基站间广播带有自身时间戳的时间数据包；(2)UWB定位基站接收UWB定位标签发送的时间数据包，同时记录接收到数据包的时间；(3)UWB定位基站将数据包接收时间与时间数据包重新组合，形成定位数据包，并将定位数据包发送给定位服务器；(4)定位服务器接收定位数据包后解包，计算出时间数据包的到达各个UWB定位基站的时间，进而基于TDOA算法，计算出无人机的空间位置，同时绘制、存储飞行轨迹。

技术领域

本发明涉及无人机定位领域，特别是一种基于UWB技术的无人机定位方法。

背景技术

无人机涉及导航定位与路径规划、机器视觉、智能控制，以及多传感器信息融合等关键 技术。其中，自主导航作为一项核心技术，一直是无人机领域的研究重点，而如何对无人机 飞行进行高精度定位测量则是无人机自助导航技术中的关键与难点问题。

在目前应用的无人机定位技术中，以惯性导航与卫星导航相结合的方式最为普遍。惯性 导航定位方法根据惯性测量单元动态响应特性良好，能够推算载体角度、速度、位置信息， 但长期工作会产生累积误差；卫星导航定位方法(GNSS)能够直接给出载体的速度、位置信 息，但更新频率很慢且速度位置信息的准确度易受遮挡干扰。此外，在应用成本方面，低精 度的定位方法虽然价格低廉，但是定位元器件工作时噪声较大且长期运行累积误差大；高精 度的定位方法，价格高昂难以实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种成本低廉，定位精度高的基于 UWB技术的无人机定位方法，该方法与GNSS技术相比，本方法具有更高的精度和实时性。 与传统技术相比，本方法具有更强的抗干扰能力和更好地鲁棒性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于UWB技术的无人机定位方法，无人机上悬挂有UWB定位标签，空间中分布设置有UWB定位基站，还包括有定位服务器；定位方法包括以下步骤：

(1)将UWB定位标签作为轻量级目标标识挂载到无人机上，通过特定频率向各个基站 间广播带有自身时间戳的时间数据包；

(2)UWB定位基站接收UWB定位标签发送的时间数据包，同时记录接收到数据包的时间；

(3)UWB定位基站将数据包接收时间与时间数据包重新组合，形成定位数据包，并将 定位数据包发送给定位服务器；

(4)定位服务器接收定位数据包后解包，计算出时间数据包的到达各个UWB定位基站 的时间，进而基于TDOA算法，计算出无人机的空间位置，同时绘制、存储飞行轨迹。

进一步的，为使步骤(2)至步骤(4)中各个UWB定位基站、UWB定位标签之间时间 同步，具体过程如下：

(101)指定任一UWB定位基站为“主基站”，其他UWB基站为“从基站”；

(102)主基站以时间T为周期，向从基站周期性地发送时钟校验包(CCP)；

(103)从基站记录第i次接收到CCP的时间为tccpr_i；

(104)从基站记录第i次接收到CCP时的时间偏移为τccp_i＝T-(tccpr_i-tccpr_i-1)；

(105)从基站当前时间为t_a，其真实时间应为t_real＝t_a+τccp_i；

(106)各个从基站均以主基站为基准，实现时间同步。