[发明专利]无人机高精度目标定位方法

说明书

本发明公开了一种无人机高精度目标定位方法，该方法将光电吊舱与导航模块之间的安装误差引入数学模型中，通过多点定位的方式消除传感器随机误差，从而能够在低成本条件下对远距离目标做精确定位，而且辨识出的安装角也可用于对目标定位有实时需求的场景中。

技术领域

本发明涉及无人机定位方法，具体涉及一种无人机高精度目标定位方法。

背景技术

无人机由于具有灵活性、机动性好的特点，现已被广泛应用于军事和民用领域。对地面目标的侦查与高精度定位技术是目前无人机应用的关键技术之一。主流的目标定位方法采用机载光电设备获取目标的相对位置信息，从而根据无人机自身位置对目标的大地系坐标进行解算。

基于光电载荷设备的无人机定位方法分为主动定位与被动定位两类。其中被动定位方法主要包括地图匹配法和角度定位法。地图匹配法将光电吊舱获取的包含目标的图像与已有的参考地图进行图像匹配，从而得到目标坐标，当环境背景较为单一或地图无法获取时，该方法的使用受限。角度定位法仅根据光电吊舱提供的目标角度信息，求解共线方程组来获得目标坐标，该方法在近距离目标定位中效果较好且成本低，但当无人机无法接近目标，需要进行远距离定位时，该方法的定位误差较大。主动定位方法与被动定位相比，加入了测距传感器，可获得目标距离信息，多用于远距离目标定位问题中，同时采用高精度的导航设备提供无人机姿态信息，实现精准目标定位，但远距离定位中光电吊舱与导航模块之间的安装误差会对定位结果影响很大，使得其测量结果不够准确，另外，采用高精度的导航设备会导致无人机的成本大幅度提高，适用性降低。

由于上述原因，目前还没有针对远距离的低成本高精度的目标定位方法，为此，本发明人对现有的利用无人机进行目标定位的方法做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的新的目标定位方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种无人机高精度目标定位方法，该方法将光电吊舱与导航模块之间的安装误差引入数学模型中，通过多点定位的方式消除传感器随机误差，从而能够在低成本条件下对远距离目标做精确定位，而且辨识出的安装角也可用于对目标定位有实时需求的场景中，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以一种无人机高精度目标定位方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，控制搭载有组合导航模块、光电吊舱和激光测距仪的无人机起飞后，在空中一定高度处悬停，通过控制光电吊舱转动，在视野内搜寻目标，确定目标后开启激光测距仪照射目标；

步骤2，无人机根据设定轨迹飞行，飞行过程中按照预定频率记录观测数据；

步骤3，根据步骤2中记录的多组观测数据求解目标坐标以及吊舱安装角。

其中，所述观测数据包括：

通过组合导航模块获得的无人机位置和姿态信息，

通过光电吊舱获得的目标方位角和高低角信息，

通过激光测距仪获得的无人机与目标距离信息。

其中，步骤1中，所述悬停高度为距地面100-300m；

步骤2中，所述设定轨迹为以目标为圆心的圆弧轨迹，优选地，在绕圆弧轨迹飞行的同时进行高度上的爬升；

步骤3中，多组观测数据具体是指200-400组观测数据，优选地为250-350组观测数据。

其中，在步骤3中，将获得的多组观测数据代入到下式(一)中，

其中，f表示目标坐标与无人机坐标之间转换关系式的非线性函数，

z表示观测数据，

z＝y+v，v～N(0，R₀)；