[发明专利]用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法及系统

说明书

本发明属于无人机定位与跟踪领域，公开了一种用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法及系统，利用2D‑MUSIC算法盲估计多旋翼无人机常模信号DOA；通过曲线拟合方法，推导出了多旋翼无人机常模信号入射最小临界角与无人机信号源个数之间的关系式；采用实值波束成形空间ESPRIT算法结合无迹卡尔曼滤波算法和ODAS开放嵌入式测试系统，实时对多旋翼无人机的方向角和俯仰角进行检测。本发明还提供了针对多旋翼无人机的三维空间DOA盲估计的界面操作系统，极大地提升了对多旋翼无人机信号传输过程中的位置定位、信号分析处理及智能化的管理，实现了自动化地观测和操作，安全且便捷，直观显示出多旋翼无人机实时DOA三维空间仰角和方位角的数据。

技术领域

本发明属于无人机定位和跟踪领域，尤其涉及一种用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法及系统。

背景技术

目前，无线通信技术随着国家信息化程度的不断加深以及信息量的急剧增加而呈现出爆炸式的速率递增。现如今，针对多旋翼无人机的无线通信技术已经得到了前所未有的发展与进步。建设一个可收集信号的信号总基站，通过铺设阵列信号阵元来接收、分析、处理各种传来信号的参数、内容以及信息，进而解决了多旋翼无人机实时定位跟踪的问题。在现代社会中，用于多旋翼无人机定位跟踪的无线通信技术已经越来越得到大众的广泛认知。

随着当今通信通信技术的迅猛发展，逐渐呈现出很多问题。例如在多旋翼无人机无线通信中，当发射端的信号发出时，其调制机制等信息数据在操控者接收端未被准确监测到；发射端发出的信号在传输过程中遭到其他各种电子信号的干扰和屏蔽，导致操控者接收端接收图传信号不清晰，出现信号重叠或信号模糊的现象。因此，在多旋翼无人机操控者的接收端如何可以精确地接收到准确的传输信号，同时进行识别和再处理，已经逐渐成了通信行业业内人士重点研究的方向，大家都对于这个领域充满了研究的热情。近年来，国内外的不少学者对多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计进行了大量的研究，同时也发表了很多的研究成果。

由于常模算法利用信号具有的常模特性，则不再需要参考信号，从而解放了带宽，大大提高了信号传输速率，具有模值恒定、复杂度不高、对矩阵列模型信号的误差不明显等优点。正是由于常模信号的这些优点，在多旋翼无人机定位跟踪的通信信号处理和数字图像处理等领域，常模算法越来越受到科研人员的重视，日益成为研究的热点问题，常模信号的盲估计技术也逐渐成了大家竞相研究的方向和趋势。

传统的盲估计方法对常模信号DOA的检测存在分辨率低、估计精度及稳定性不高的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法及系统。

本发明是这样实现的，一种用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法，所述用于多旋翼无人机定位跟踪的常模信号盲估计方法包括：

步骤一，利用2D-MUSIC算法对多旋翼无人机常模信号的DOA进行盲估计，利用二维角度来盲估计DOA的角度信息，以操控者为参考点，对无人机实时方位角和俯仰角进行估计；

步骤二，根据改变的不同无人机信号源个数以及观察所得到的不同多旋翼无人机实时位置，通过曲线拟合方法，推导出多旋翼无人机常模信号入射最小临界角与无人机信号源个数之间的关系式；

步骤三，搭建基于实值波束成形空间ESPRIT算法结合无迹卡尔曼滤波算法得多旋翼无人机定位跟踪盲估计装置平台，设计双系统的圆形阵列模型，结合ODAS开放嵌入式测试系统实时对多旋翼无人机的方向角和俯仰角进行检测。

进一步，所述步骤一的具体过程为：

建立数学模型图，假设所设定的天线阵列为一个双向平行的天线阵列分布，其中，沿X轴方向的相邻两个阵元之间的距离为d_x，两条平行阵列之间的距离为d_y，第一条均匀的天线阵列是由(N+1)个信号阵元沿直线排列组成的，第二条均匀分布的直线阵列则是由N个天线阵列所组成的；