基于时延补偿的多无人机协同定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110261819A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910534673.8(22)申请日2019.06.19(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人李建峰何益张小飞(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G01S5/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于时延补偿的多无人机协同定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于时延补偿的多无人机协同定位方法，在由多架无人机组成的分布式无源定位系统中应用，具体包括：无人机同步接收辐射源信号，并对接收到的信号进行采样；选取参考信号，对其余几路信号进行时延补偿，并将其与参考信号作互相关处理；基于最优互相关结果，确定时延值和相应补偿值，从而结合得到高精度时延估计；根据时延估计得到辐射源与各无人机之间的距离差，建立双曲线方程组求解辐射源位置。本发明突破了现有技术中受限于采样精度的藩篱，能够获得优于采样间隔的精准时延估计，从而能有效提高定位精度；该方法无需依赖高采样率即可获得高分辨率估计，降低了对A/D设备的要求，从而有效减小了无人机载荷，具有重要的应用价值。CN110261819ACN110261819A权利要求书1/2页1.一种基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)多架无人机同步接收辐射源信号，对接收信号进行采样处理；(2)选取某一路信号作为参考信号，对其余的多路信号进行时延补偿；(3)将时延补偿后的信号与参考信号作互相关处理；(4)基于最优互相关处理结果，得到时延差估计；(5)根据时延差估计计算辐射源与各无人机之间的距离差，求解辐射源位置。2.根据权利要求1所述的基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于，步骤(2)中所述的对其余的多路信号进行时延补偿，补偿方法是：第m架无人机的接收信号相对于参考信号的时延补偿为其中，τm表示第m路信号的时延，τ1表示参考信号的时延，δj＝jξ，j＝1，2，...，J，ξ代表微小时延单元，j代表搜索次数，满足Jξ·fs＝1，fs为采样频率。3.根据权利要求2所述的基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于：步骤(3)中所述的将时延补偿后的信号与参考信号作互相关处理，是对时延补偿后的信号与参考信号J次广义互相关运算，其中第j次搜索对应的广义互相关函数为：其中，X1(n)和分别为信号x1(k)和的离散傅里叶变换，H(n)为频域离散滤波函数，k＝1，2，...，K，n＝0，1，...，K-1，K为采样点数，m表示第m路信号。4.根据权利要求3所述的基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于：所述步骤(4)包括以下过程：(41)计算广义互相关函数的峰值和次峰值幅度之比：(42)遍历j，计算最优时延估计值以及对应的最优时延补偿值为其中，ts＝1/fs为采样间隔；(43)目标辐射源信号到达各无人机与参考无人机之间的时延差估计值为其中，和为上一步骤中得到的最优时延估计值以及对应的最优时延补偿值。5.根据权利要求4所述的基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下过程：(51)由步骤(4)中得到的时延差估计乘以真空中的光速来计算辐射源与各无人机之间的距离差，建立辐射源与各无人机之间欧氏距离的双曲线方程组；2CN110261819A权利要求书2/2页(52)将双曲线方程组线性化，利用最小二乘求解得到辐射源的位置。3CN110261819A说明书1/5页基于时延补偿的多无人机协同定位方法技术领域[0001]本发明涉及一种无源定位方法，尤其涉及一种基于时延补偿的多无人机协同定位方法。背景技术[0002]无源定位系统应用平台广泛，其中，基于地面雷达系统的陆基平台，由于观测站固定，故易于实现，但是受地面复杂环境影响大，且灵活性很差。基于无人机的空基平台不受地面复杂环境影响，观测范围广，灵活性强，具有陆基平台无法比拟的优势，但是同时也给工程实现、载荷等方面带来了新的挑战。[0003]无源时差定位是一种基于目标辐射的电磁信号确定目标与观测站之间的距离差，从而实现目标位置估计的定位技术。由于本身不发射信号，无源定位隐蔽性好，抗干扰能力强，且基于到达时间差的定位方法定位精度高，组网能力强。因此进一步提升无源时差定位技术的性能具有重要的实际意义和应用价值。[0004]时延估计性能的好坏是决定无源时差定位精度的重要因素，其中基于互相关的时延估计方法由于其操作简单、易于实现而被广泛运用。但是实际工程中处理的都是数字信号，由于受采样频率的限制，时延估计精度无法突破采样间隔，这极大制约了无源时差