[发明专利]基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法及系统

权利要求书

1.一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在降落平台(6)上确定目标降落区域，选择目标降落区域内一点作为坐标原点，建立空间直角坐标系，并在原点位置处设置第四基站(4)，在xyz三个坐标轴正向分别设置第一基站(1)、第二基站(2)和第三基站(3)；

2)无人机上安装作为定位标签的UWB模块(7)以及分别与PC端(8)通信的无线数传模块(9)；

3)采用TOA算法测量定位标签分别与第一基站(1)、第二基站(2)和第三基站(3)之间的距离L_i，并据此解算得到定位标签的初始位置坐标；

4)采用高斯牛顿迭代法对初始位置坐标进行优化得到最接近真实值的标签位置坐标；

5)PC端(8)根据标签位置坐标，通过无线数据传输模块(8)向无人机发送飞行控制指令，引导其飞向目标降落区域的正上方，检测到达目标点后完成降落。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述的降落平台(6)为静止降落平台或移动降落平台。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述的步骤3)中，定位标签与第i基站之间的距离L_i的表达式为：

其中，c为光速，T₁为定位标签发送信号和接收回应信号的时间间隔，T_2i为第i个基站接收信号和发出回应信号的时间间隔。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述的步骤3)中，通过以下公式解算得到定位标签的初始位置坐标(x₀,y₀,z₀)：

其中，(x,y,z)为位置坐标，(a，0，0)、(0，b，0)、(0，0，c)分别为第一基站、第二基站、第三基站的坐标。

5.根据权利要求3所述的一种基于无线导航的无人机室外移动平台自主降落方法，其特征在于，所述的步骤4)中，高斯牛顿迭代法具体包括以下步骤：

41)定义定位标签到第i个基站距离为f(α,β)，则有：

α＝(a_i，b_i，c_i)

β＝(x,y,z)

其中，α为第i个基站的坐标，β为定位标签的坐标；

42)计算残差平方和S，则有；

r_i＝L_i-f(α,β)

其中，r_i为残差；

43)为使残差平方和S最小，令偏导数为0，则有：

β_k+1＝β_k+Δβ

其中，下标k表示迭代次数，Δβ为迭代矢量；

44)在β_k处对f(α,β)进行泰勒展开，并省略二阶以上的偏导数项，此时的残差表示为：

45)令化简得：

J^TJΔβ＝J^T(L_i-f(α，β_k))

即：

β_k+1＝β_k+(J^TJ)^-1J^T(L_i-f(α，β_k))

46)以初始位置坐标β₀＝(x₀，y₀,z₀)为初始值，进行迭代，当满足设定的误差率后，停止迭代，输出真实值，即标签位置坐标。