CN112954600A - 一种针对多无人机停泊的定位方法 - Google Patents

一种针对多无人机停泊的定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112954600A
CN112954600A CN202110373363.XA CN202110373363A CN112954600A CN 112954600 A CN112954600 A CN 112954600A CN 202110373363 A CN202110373363 A CN 202110373363A CN 112954600 A CN112954600 A CN 112954600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
positioning
uwb
base station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110373363.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112954600B (zh
Inventor
邓晓衡
胡意祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202110373363.XA priority Critical patent/CN112954600B/zh
Publication of CN112954600A publication Critical patent/CN112954600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112954600B publication Critical patent/CN112954600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
    • G06K17/0022—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisions for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/024—Guidance services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H04W4/44—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for communication between vehicles and infrastructures, e.g. vehicle-to-cloud [V2C] or vehicle-to-home [V2H]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种针对多无人机停泊的定位方法，包括无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内；无人机在停泊平台的设定范围内后采用UWB定位技术完成粗定位；无人机定位至停泊平台上方；无人机通过精确定位停泊至停泊平台。本发明提供的这种多无人机停泊的定位方法，通过采用UWB技术和二维码融合定位，可以实现无人机的精确降落到停泊平台；通过巧妙设置UWB定位基站的信号发送顺序和发送时间间隔，免去了UWB定位基站间的时间同步以及标签和基站的时间同步，不需要额外通过有线连接以及额外布置系统控制器，降低了设备的安装成本，同时还可以实现多个标签同时定位；因此本发明可靠性高、精确度好且能够实现多台无人机同时停泊。

Description

一种针对多无人机停泊的定位方法
技术领域
本发明属于无人机领域，具体涉及一种针对多无人机停泊的定位方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，无人机已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
随着无人机应用的推广，无人机的数量也随之增长。大量无人机在外执行任务时，由于无人机续航能力不足，无人机无法长时间在空中飞行；当无人机任务已经完成、无人机电量低于阈值或无人机无法继续完成任务时，无人机需要返回停泊平台停泊并充电。在无人机返回停泊平台时，就需要对无人机进行定位和停泊。
目前无人机停泊方式主要采用GPS定位和视觉定位。采用GPS定位方式实现无人机停泊，由于GPS定位精度是米级，无法满足无人机精准的降落在停泊平台上。已经有研究通过UWB定位来实现无人机停泊：UWB定位采用TDOA算法，通过检测信号到达两个基站的绝对时间差来进行定位，因此需要所有的定位基站在开始工作的时候都实现了时钟同步。为了实现时钟同步，目前采用的方式都是在各个定位基站之间安装同步电缆，但是同步电缆也无法实现多个标签的同时定位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、精确度好且能够实现多台无人机同时停泊的针对多无人机停泊的定位方法。
本发明提供的这种针对多无人机停泊的定位方法，包括如下步骤：
S1.无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内；
S2.无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位；
S3.无人机定位至停泊平台上方；
S4.无人机通过精确定位停泊至停泊平台。
步骤S1所述的无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内，具体为采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内。
所述的无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内，具体为采用如下步骤导航至停泊平台的设定范围内：
A.无人机向停泊平台发送降落请求；
B.停泊平台接收后降落请求后，停泊平台返回降落指令和降落点坐标给无人机；
C.无人机采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内。
步骤S2所述的无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位，具体为采用如下步骤进行粗定位：
a.针对停泊平台的n个UWB定位基站，测量UWB定位基站两两之间的传输编码信号的时间，并记为Txy，x和y为两个基站的下标序号；然后建立数据表记录每一个定位基站从自己传输编码信号到其他所有定位基站的传输时间；同时每个定位基站建立编码信号发送队列，该队列包括发送时间和发送的目标标签；
b.无人机搭载的UWB定位标签t发送定位编码信号给停泊平台的所有UWB定位基站；
c.最先收到UWB定位标签t发送的定位编码信号的基站记为S0，并立刻返回编码信号给定位标签t，定位标签t接收到编码信号后通过无人机本地时钟记录接收时刻T0；在接收到UWB定位标签t发送的定位编码信号后，基站S0同时把编码信号发送给其他UWB定位基站，剩余的UWB定位基站按照原始下标大小，从1开始进行编号，从而将剩余的UWB定位基站编号为{S1,S2,...,Sn}；
d.剩余的UWB定位基站，根据各自的编号，在基站S0发出信号后的n*Δt时刻，依次发送编码信号给无人机搭载的UWB定位标签t；剩余基站接收到基站S0发送的编码信号后，采用算式
Figure BDA0003010183490000031
计算第n个UWB定位基站的发送编码信号等待时间
Figure BDA0003010183490000032
并按照
Figure BDA0003010183490000033
从小到大插入发送队列，并采用算式
Figure BDA0003010183490000034
计算第n个UWB定位基站发送编码信号给无人机UWB定位标签t的时刻；Δt为基站单位等待时间间隔；
Figure BDA0003010183490000035
为第n个UWB定位基站接收到基站S0发送的编码信息的时刻；
e.无人机分别记录接收到每一个UWB定位基站的时间Tn；n为接收编码信息的先后顺序；Tn＝T+ΔTn+n*Δt，T为UWB定位基站S接收到无人机UWB定位标签t的编码信号时，无人机的本地时钟时刻；ΔTn为各个UWB定位基站发送编码信号给无人机定位标签t的时间；最后采用如下算式计算得到UWB定位标签t接收到任意两个UWB定位基站发送编码信号的时间差ΔT(n,m)为ΔT(n,m)＝|Tn-Tm-(m-n)Δt|，n和m表示UWB定位基站的下标；
f.无人机将计算出来的所有ΔT(n,m)代入TDOA算法，从而计算得到无人机UWB定位标签t的位置，从而得到无人机当前的三维位置坐标；
g.根据步骤f得到的无人机当前的三维位置坐标，以及无人机的目标位置，采用PID算法控制无人机飞行到目标位置；采用PID算法进行控制时，重复步骤b～步骤f进行无人机当前的三维位置坐标的更新。
步骤S2所述的无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位。
步骤S4所述的无人机通过精确定位停泊至停泊平台，具体为采用如下步骤进行精定位：
A.将摄像头设置在无人机底部最中心，摄像头的位置为(Xcamera,Ycamera)；停泊平台上设置二维码，二维码的中心位置设置为原点，原点坐标为(0,0)；无人机的位置为(Xu,Yu,Zu)；
B.无人机对停泊平台的二维码进行拍照，识别图像中二维码的四个端点坐标为P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)和P4(x4,y4)；从而得到二维码中心坐标为
Figure BDA0003010183490000041
C.无人机调整自身的位置，直至位于图像中的(Xa,Ya)点；(Xa,Ya)为坐标原点(0,0)在图像中的映射点；
D.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在X方向的像素点偏移量：
Figure BDA0003010183490000042
式中x为X方向的控制量；Xu为当前无人机在X方向的位置；e为移动控制量；Δx为中间变量，且
Figure BDA0003010183490000043
E为设定的阈值；
E.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在X方向的中间变量|Δx|小于设定的阈值E；
F.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在Y方向的像素点偏移量：
Figure BDA0003010183490000051
式中y为Y方向的控制量；Yu为当前无人机在Y方向的位置；e为移动控制量；Δy为中间变量，且
Figure BDA0003010183490000052
E1为设定的阈值；
G.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在Y方向的中间变量|Δy|小于设定的阈值E1；
H.无人机控制自身降落至停泊平台，并在降落过程中重复步骤A～步骤G调整无人机自身的位置。
本发明提供的这种多无人机停泊的定位方法，通过采用UWB技术和二维码融合定位，可以实现无人机的精确降落到停泊平台；通过巧妙设置UWB定位基站的信号发送顺序和发送时间间隔，免去了UWB定位基站间的时间同步以及标签和基站的时间同步，不需要额外通过有线连接以及额外布置系统控制器，降低了设备的安装成本，同时还可以实现多个标签同时定位；因此本发明可靠性高、精确度好且能够实现多台无人机同时停泊。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种针对多无人机停泊的定位方法，包括如下步骤：
S1.无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内；具体为采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内；
具体实施时，采用如下步骤导航至停泊平台的设定范围内：
A.无人机向停泊平台发送降落请求；
B.停泊平台接收后降落请求后，停泊平台返回降落指令和降落点坐标给无人机；
C.无人机采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内；
比如，在停泊平台安装4个UWB定位基站A、B、C、D；为了提高无人机高度的定位精度，至少有一个定位基站与其他基站不在同一平面；
分别测量A、B、C、D共4个UWB定位基站两两之间传输编码信号的时间，记录时间TAB,TAC,TAD,TBC,TBD,TCD，每一个基站建立数据表记录与其他基站的传输时间；
S2.无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位；
a.针对停泊平台的n个UWB定位基站，测量UWB定位基站两两之间的传输编码信号的时间，并记为Txy，x和y为两个基站的下标序号；然后建立数据表记录每一个定位基站从自己传输编码信号到其他所有定位基站的传输时间；同时每个定位基站建立编码信号发送队列，该队列包括发送时间和发送的目标标签；
b.无人机搭载的UWB定位标签t发送定位编码信号给停泊平台的所有UWB定位基站；
c.最先收到UWB定位标签t发送的定位编码信号的基站记为S0，并立刻返回编码信号给定位标签t，定位标签t接收到编码信号后通过无人机本地时钟记录接收时刻T0；在接收到UWB定位标签t发送的定位编码信号后，基站S0同时把编码信号发送给其他UWB定位基站，剩余的UWB定位基站按照原始下标大小，从1开始进行编号，从而将剩余的UWB定位基站编号为{S1,S2,...,Sn}；
d.剩余的UWB定位基站，根据各自的编号，在基站S0发出信号后的n*Δt时刻，依次发送编码信号给无人机搭载的UWB定位标签t；剩余基站接收到基站S0发送的编码信号后，采用算式
Figure BDA0003010183490000071
计算第n个UWB定位基站的发送编码信号等待时间
Figure BDA0003010183490000072
并按照
Figure BDA0003010183490000073
从小到大插入发送队列，并采用算式
Figure BDA0003010183490000074
计算第n个UWB定位基站发送编码信号给无人机UWB定位标签t的时刻；Δt为基站单位等待时间间隔；
Figure BDA0003010183490000075
为第n个UWB定位基站接收到基站S0发送的编码信息的时刻；
e.无人机分别记录接收到每一个UWB定位基站的时间Tn；n为接收编码信息的先后顺序；Tn＝T+ΔTn+n*Δt，T为UWB定位基站S接收到无人机UWB定位标签t的编码信号时，无人机的本地时钟时刻；ΔTn为各个UWB定位基站发送编码信号给无人机定位标签t的时间；最后采用如下算式计算得到UWB定位标签t接收到任意两个UWB定位基站发送编码信号的时间差ΔT(n,m)为ΔT(n,m)＝|Tn-Tm-(m-n)Δt|，n和m表示UWB定位基站的下标；
f.无人机将计算出来的所有ΔT(n,m)代入TDOA算法，从而计算得到无人机UWB定位标签t的位置，从而得到无人机当前的三维位置坐标；
g.根据步骤f得到的无人机当前的三维位置坐标，以及无人机的目标位置，采用PID算法控制无人机飞行到目标位置；采用PID算法进行控制时，重复步骤b～步骤f进行无人机当前的三维位置坐标的更新；
比如，无人机搭载的UWB定位标签t1发送定位编码信号给停泊平台的所有UWB定位基站；
假设最先收到标签t1发送编码信号的为基站B，把基站B记为S0基站，S0基站立即返回编码信号给定位标签t1，定位标签接收到编码信号后通过无人机本地时钟记录接收时刻T0；在接收到定位标签t1的信号后，基站S0同时把编码信号发送给其他定位基站A、C、D。对剩余基站进行编号，A基站为S1，C基站为S2，D基站为S3；
S1,S2,S3基站在S0发出信号后n*Δt时间后依次发送编码信号给无人机UWB定位标签；S1,S2,S3基站接收到基站S0发送的编码信号后，基站记录当前时刻
Figure BDA0003010183490000081
通过发送间隔时间n*Δt减去两个基站间的编码信号传输时间Txy计算发送编码信号等待时间
Figure BDA0003010183490000082
并且按照
Figure BDA0003010183490000083
从小到大插入发送队列，该基站在
Figure BDA0003010183490000084
时刻发送编码信号给目标无人机UWB定位标签，n为基站的下标；
Figure BDA0003010183490000085
Figure BDA0003010183490000086
则发送队列为：
Figure BDA0003010183490000087
无人机在分别记录接收到每一个定位基站的时间Tn，n为接收编码信后的先后顺序。
假设当定位基站S接收到无人机UWB定位标签编码信号时，无人机中本地时钟时刻为T。各个定位基站发送编码信号给无人机定位标签的时间为ΔTn，n为基站下标。
则无人机收到S0,S1,S2,S3发送定位编码信号的时刻如下：
S0:T0＝T+ΔT0
S1:T1＝T+ΔT1+Δt
S2:T2＝T+ΔT2+2*Δt
S3:T3＝T+ΔT3+3*Δt
则可以计算出标签接收到任意两个定位基站发送编码信号的时间差，n和m表示两个定位基站的下标：
ΔT(1,0)＝|T1-T0-Δt|＝|ΔT1-ΔT0|
ΔT(2,1)＝|T2-T1-Δt|＝|ΔT2-ΔT1|
ΔT(3,1)＝|T3-T1-2*Δt|＝|ΔT3-ΔT1|
ΔT(3,2)＝|T3-T2-Δt|＝|ΔT3-ΔT2|
ΔT(2,0)＝|T2-T0-2*Δt|＝|ΔT2-ΔT0|
ΔT(3,0)＝|T3-T0-3*Δt|＝|ΔT3-ΔT0|
无人机将计算出来的所有ΔT(N,M)代入TDOA算法即可计算出无人机UWB定位标签的位置，从而得到无人机当前的三维位置坐标，将无人机当前位置和目标位置输入到PID算法控制无人机飞行到停泊平台二维码的上方。重复上述步骤，更新无人机的三维位置坐标，无人机UWB定位标签t后续定位编码信号均发送给S0基站，由S0发送定位编码信号给其他基站，完成定位；
S3.无人机定位至停泊平台上方；
S4.无人机通过精确定位停泊至停泊平台；具体为采用如下步骤进行精定位：
A.将摄像头设置在无人机底部最中心，摄像头的位置为(Xcamera,Ycamera)；停泊平台上设置二维码，二维码的中心位置设置为原点，原点坐标为(0,0)；无人机的位置为(Xu,Yu,Zu)；
B.无人机对停泊平台的二维码进行拍照，识别图像中二维码的四个端点坐标为P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)和P4(x4,y4)；从而得到二维码中心坐标为
Figure BDA0003010183490000101
C.无人机调整自身的位置，直至位于图像中的(Xa,Ya)点；(Xa,Ya)为坐标原点(0,0)在图像中的映射点；
D.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在X方向的像素点偏移量：
Figure BDA0003010183490000102
式中x为X方向的控制量；Xu为当前无人机在X方向的位置；e为移动控制量；Δx为中间变量，且
Figure BDA0003010183490000103
E为设定的阈值；
E.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在X方向的中间变量|Δx|小于设定的阈值E；
F.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在Y方向的像素点偏移量：
Figure BDA0003010183490000104
式中y为Y方向的控制量；Yu为当前无人机在Y方向的位置；e为移动控制量；Δy为中间变量，且
Figure BDA0003010183490000105
E1为设定的阈值；
G.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在Y方向的中间变量|Δy|小于设定的阈值E1；
H.无人机控制自身降落至停泊平台，并在降落过程中重复步骤A～步骤G调整无人机自身的位置。
在具体实施时，UWB定位基站至少要大于或等于4个；基站发送时间间隔Δt至少为基站间互相传输时间Txy最大值的2倍；多个标签可以同时发送定位编码信号，若多个个定位编码信号同时到达相同的定位基站，产生冲突，则定位基站随机选择一个作为有效信号，对其他无人机返回拒绝定位编码信号。其他无人机接收到到拒绝定位编码信号后，再次发送定位编码信号完成定位。

Claims (6)

1.一种针对多无人机停泊的定位方法，包括如下步骤：
S1.无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内；
S2.无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位；
S3.无人机定位至停泊平台上方；
S4.无人机通过精确定位停泊至停泊平台。
2.根据权利要求1所述的针对多无人机停泊的定位方法，其特征在于步骤S1所述的无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内，具体为采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内。
3.根据权利要求2所述的针对多无人机停泊的定位方法，其特征在于所述的无人机采用定位技术导航至停泊平台的设定范围内，具体为采用如下步骤导航至停泊平台的设定范围内：
A.无人机向停泊平台发送降落请求；
B.停泊平台接收后降落请求后，停泊平台返回降落指令和降落点坐标给无人机；
C.无人机采用GPS导航技术或者北斗导航技术导航至停泊平台的设定范围内。
4.根据权利要求3所述的针对多无人机停泊的定位方法，其特征在于步骤S2所述的无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位，具体为采用如下步骤进行粗定位：
a.针对停泊平台的n个UWB定位基站，测量UWB定位基站两两之间的传输编码信号的时间，并记为Txy，x和y为两个基站的下标序号；然后建立数据表记录每一个定位基站从自己传输编码信号到其他所有定位基站的传输时间；同时每个定位基站建立编码信号发送队列，该队列包括发送时间和发送的目标标签；
b.无人机搭载的UWB定位标签t发送定位编码信号给停泊平台的所有UWB定位基站；
c.最先收到UWB定位标签t发送的定位编码信号的基站记为S0，并立刻返回编码信号给定位标签t，定位标签t接收到编码信号后通过无人机本地时钟记录接收时刻T0；在接收到UWB定位标签t发送的定位编码信号后，基站S0同时把编码信号发送给其他UWB定位基站，剩余的UWB定位基站按照原始下标大小，从1开始进行编号，从而将剩余的UWB定位基站编号为{S1,S2,...,Sn}；
d.剩余的UWB定位基站，根据各自的编号，在基站S0发出信号后的n*Δt时刻，依次发送编码信号给无人机搭载的UWB定位标签t；剩余基站接收到基站S0发送的编码信号后，采用算式
Figure FDA0003010183480000021
计算第n个UWB定位基站的发送编码信号等待时间
Figure FDA0003010183480000022
并按照
Figure FDA0003010183480000023
从小到大插入发送队列，并采用算式
Figure FDA0003010183480000024
计算第n个UWB定位基站发送编码信号给无人机UWB定位标签t的时刻；Δt为基站单位等待时间间隔；
Figure FDA0003010183480000025
为第n个UWB定位基站接收到基站S0发送的编码信息的时刻；
e.无人机分别记录接收到每一个UWB定位基站的时间Tn；n为接收编码信息的先后顺序；Tn＝T+ΔTn+n*Δt，T为UWB定位基站S接收到无人机UWB定位标签t的编码信号时，无人机的本地时钟时刻；ΔTn为各个UWB定位基站发送编码信号给无人机定位标签t的时间；最后采用如下算式计算得到UWB定位标签t接收到任意两个UWB定位基站发送编码信号的时间差ΔT(n,m)为ΔT(n,m)＝|Tn-Tm-(m-n)Δt|，n和m表示UWB定位基站的下标；
f.无人机将计算出来的所有ΔT(n,m)代入TDOA算法，从而计算得到无人机UWB定位标签t的位置，从而得到无人机当前的三维位置坐标；
g.根据步骤f得到的无人机当前的三维位置坐标，以及无人机的目标位置，采用PID算法控制无人机飞行到目标位置；采用PID算法进行控制时，重复步骤b～步骤f进行无人机当前的三维位置坐标的更新。
5.根据权利要求4所述的针对多无人机停泊的定位方法，其特征在于步骤S2所述的步骤S2所述的无人机在停泊平台的设定范围内后，无人机采用UWB定位技术完成粗定位。
6.根据权利要求5所述的针对多无人机停泊的定位方法，其特征在于步骤S4所述的无人机通过精确定位停泊至停泊平台，具体为采用如下步骤进行精定位：
A.将摄像头设置在无人机底部最中心，摄像头的位置为(Xcamera,Ycamera)；停泊平台上设置二维码，二维码的中心位置设置为原点，原点坐标为(0,0)；无人机的位置为(Xu,Yu,Zu)；
B.无人机对停泊平台的二维码进行拍照，识别图像中二维码的四个端点坐标为P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)和P4(x4,y4)；从而得到二维码中心坐标为
Figure FDA0003010183480000031
C.无人机调整自身的位置，直至位于图像中的(Xa,Ya)点；(Xa,Ya)为坐标原点(0,0)在图像中的映射点；
D.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在X方向的像素点偏移量：
Figure FDA0003010183480000041
式中x为X方向的控制量；Xu为当前无人机在X方向的位置；e为移动控制量；Δx为中间变量，且
Figure FDA0003010183480000042
E为设定的阈值；
E.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在X方向的中间变量|Δx|小于设定的阈值E；
F.采用如下算式计算无人机在当前位置距离目标位置在Y方向的像素点偏移量：
Figure FDA0003010183480000043
式中y为Y方向的控制量；Yu为当前无人机在Y方向的位置；e为移动控制量；Δy为中间变量，且
Figure FDA0003010183480000044
E1为设定的阈值；
G.重复调整无人机的自身位置，直至无人机在Y方向的中间变量|Δy|小于设定的阈值E1；
H.无人机控制自身降落至停泊平台，并在降落过程中重复步骤A～步骤G调整无人机自身的位置。
CN202110373363.XA 2021-04-07 2021-04-07 一种针对多无人机停泊的定位方法 Active CN112954600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110373363.XA CN112954600B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种针对多无人机停泊的定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110373363.XA CN112954600B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种针对多无人机停泊的定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112954600A true CN112954600A (zh) 2021-06-11
CN112954600B CN112954600B (zh) 2022-10-25

Family

ID=76230825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110373363.XA Active CN112954600B (zh) 2021-04-07 2021-04-07 一种针对多无人机停泊的定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112954600B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113715668A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 中国科学院空天信息创新研究院 无人机自动充电方法及系统
WO2023284243A1 (zh) * 2021-07-15 2023-01-19 上海闻泰信息技术有限公司 标签定位方法、装置、计算机设备和存储介质
WO2024010636A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Qualcomm Incorporated Multiple access techniques in ultra-wideband (uwb) positioning

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170147975A1 (en) * 2015-11-25 2017-05-25 Wal-Mart Stores, Inc. Unmanned aerial delivery to secure location
CN108692726A (zh) * 2018-04-08 2018-10-23 四川省靓固智能科技有限公司 一种uwb室内定位方法
CN108873943A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京奇蛙智能科技有限公司 一种无人机厘米级精准降落的图像处理方法
WO2019182521A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 Infinium Robotics Pte Ltd Autonomous taking off, positioning and landing of unmanned aerial vehicles (uav) on a mobile platform
CN110446159A (zh) * 2019-08-12 2019-11-12 上海工程技术大学 一种室内无人机精确定位与自主导航的系统及方法
CN110543178A (zh) * 2019-09-30 2019-12-06 深圳市银星智能科技股份有限公司 一种机器人回充方法及其系统、机器人及充电站
CN210175147U (zh) * 2019-04-22 2020-03-24 广西大学 一种四旋翼无人机中长距离飞行的停靠补能系统
CN111142559A (zh) * 2019-12-24 2020-05-12 深圳市优必选科技股份有限公司 一种飞行器自主导航方法、系统及飞行器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170147975A1 (en) * 2015-11-25 2017-05-25 Wal-Mart Stores, Inc. Unmanned aerial delivery to secure location
WO2019182521A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 Infinium Robotics Pte Ltd Autonomous taking off, positioning and landing of unmanned aerial vehicles (uav) on a mobile platform
CN108692726A (zh) * 2018-04-08 2018-10-23 四川省靓固智能科技有限公司 一种uwb室内定位方法
CN108873943A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京奇蛙智能科技有限公司 一种无人机厘米级精准降落的图像处理方法
CN210175147U (zh) * 2019-04-22 2020-03-24 广西大学 一种四旋翼无人机中长距离飞行的停靠补能系统
CN110446159A (zh) * 2019-08-12 2019-11-12 上海工程技术大学 一种室内无人机精确定位与自主导航的系统及方法
CN110543178A (zh) * 2019-09-30 2019-12-06 深圳市银星智能科技股份有限公司 一种机器人回充方法及其系统、机器人及充电站
CN111142559A (zh) * 2019-12-24 2020-05-12 深圳市优必选科技股份有限公司 一种飞行器自主导航方法、系统及飞行器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THIEN-MINH NGUYEN: "Integrated UWB-Vision Approach for Autonomous Docking of UAVs in GPS-denied Environments", 《2019 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)》 *
孟学斌: "基于视觉的四旋翼无人机自主降落算法研究", 《控制工程》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023284243A1 (zh) * 2021-07-15 2023-01-19 上海闻泰信息技术有限公司 标签定位方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113715668A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 中国科学院空天信息创新研究院 无人机自动充电方法及系统
WO2024010636A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-11 Qualcomm Incorporated Multiple access techniques in ultra-wideband (uwb) positioning

Also Published As

Publication number Publication date
CN112954600B (zh) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112954600B (zh) 一种针对多无人机停泊的定位方法
CN110446159B (zh) 一种室内无人机精确定位与自主导航的系统及方法
CN109911188B (zh) 非卫星导航定位环境的桥梁检测无人机系统
CN112362051B (zh) 一种基于信息融合的移动机器人导航定位系统
EP3415427A1 (en) Automated landing solution systems and methods
CN104520675B (zh) 摄像机参数运算装置、导航系统及摄像机参数运算方法
CN108898880A (zh) 车辆控制方法及系统
EP2363731B1 (en) Location estimation system
EP2927771B1 (en) Flying drone trajectory synchronization
CN106525044B (zh) 基于船体结构图的大型舰艇的人员定位导航系统及其方法
AU2020388371B2 (en) Map including data for routing aerial vehicles during GNSS failure
CN110044357B (zh) 一种室内高精度三维无线定位方法
CN110926479B (zh) 自动生成室内三维导航地图模型的方法和系统
EP2942688A1 (en) Flying drone and method for controlling a flying drone
JP7190699B2 (ja) 飛行システム及び着陸制御方法
CN108267757A (zh) 一种多模定位数据融合方法
JP6701153B2 (ja) 移動体の位置計測システム
CN112556695A (zh) 室内定位与三维建模方法、系统、电子设备及存储介质
CN112051856A (zh) 用于无人机动态回收的复合传感系统
CN204631621U (zh) 飞行器精密定位锚定系统
CN116299450A (zh) 一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法
CN107704683B (zh) 一种空管系统航空器场面运行仿真方法
CN114442596B (zh) 一种车辆测试方法和系统
CN113156366B (zh) 一种嘈杂电磁环境下集群无人机的空间定位方法
CN115202383A (zh) 一种无人机多维航迹表达及生成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant