南京航空航天大学史晨发获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119437234B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411491759.4,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法是由史晨发;熊智;李其杰;武天煦;蒋旭;王慧明;周昊宇设计研发完成,并于2024-10-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法,每架无人机利用机载惯性传感器的输出信息完成系统状态量更新,在短时间内容维持绝对定位精度;接着各无人机之间利用数据链路进行完成机间测距与协同消息传递,综合考虑测距误差、先验位置误差信息、空间几何构型之间的耦合关系,用所有量测信息构建加权协同精度因子用于表征协同定位性能下界;通过逐次剔除每一个相邻无人机的观测矩阵,分别计算出每架相邻无人机的贡献度,筛选出高贡献度的量测信息参与协同定位解算。本发明可以降低导航系统计算复杂度和数据链路通信频率,提高协同定位实时性、准确性,可用于卫星拒止、复杂环境下的无人机集群高精度导航与定位。
本发明授权一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于动态性能评估的无人机集群协同定位方法,其特征在于,包括以下步骤: 1初始化每架无人机惯性导航系统状态量,设置卡尔曼滤波器中状态估计初值、协方差矩阵初值; 2使用机载MEMS惯性传感器高频输出无人机自身坐标系三个正交轴方向上的加速度和角速度,完成无人机姿态、速度、位置三个状态量的一步预测计算; 3各个无人机将自身信息通过数据链路进行广播,同时也接收相邻无人机的数据链路协同信息; 4无人机将接受到n个相邻无人机的量测信息,判断相邻无人机的数量是否大于预设阈值,当满足该条件时进入5,当不满足该条件时直接进入步骤7; 5综合考虑测距误差、先验位置误差信息、空间几何构型之间的耦合关系,用所有量测信息构建加权协同精度因子用于表征协同定位性能下界; 6通过逐次剔除每一个相邻无人机的观测矩阵,分别计算出每架相邻无人机的贡献度,筛选出高贡献度的量测信息参与协同定位解算; 7利用卡尔曼滤波器完成系统量测更新,对惯性导航定位误差进行修正,输出捷联惯导解算平台中的协同定位结果,同时将相关信息编码后传输给数据通信设备,返回步骤2开始下一次循环,直至实现无人机结束定位解算; 步骤6所述每架相邻无人机的贡献度计算方法如下: 首先将接收到所有相邻无人机的位置信息利用旋转矩阵转换到ECEF坐标系,判断相邻无人机是否与未知无人机之间存在共线或者构成的夹角小于设定阈值,若满足以上条件则需要剔除先验位置误差和测距误差之和较大的相邻无人机;接着依次移除每一架无人机的观测向量gi,计算出所有无人机对协同定位求解的贡献度,WCDOP的变化值定义为: 其中,G是几何矩阵,W是权重矩阵; 根据每个相邻无人机的贡献度并以此建立动态性能评估体系,筛选高贡献度的量测信息参与协同定位解算; 步骤7所述系统量测更新方法如下: 利用转换矩阵建立两个坐标系下位置误差的统一量纲: 其中,RN是卯酉圈曲率半径,f是地球扁率;L是纬度,λ是经度,h是高度; 将筛选后四个相邻无人机的量测信息参与定位解算时,协同定位系统量测方程如下: 其中,Vk为参与协同定位解算无人机的量测噪声。
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