留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

无人机侦察多目标实时定位技术研究

蔡明兵,刘晶红,徐芳

downloadPDF
蔡明兵, 刘晶红, 徐芳. 无人机侦察多目标实时定位技术研究[J]. , 2018, 11(5): 812-821. doi: 10.3788/CO.20181105.0812
引用本文: 蔡明兵, 刘晶红, 徐芳. 无人机侦察多目标实时定位技术研究[J]. , 2018, 11(5): 812-821.doi:10.3788/CO.20181105.0812
CAI Ming-bing, LIU Jing-hong, XU Fang. Multi-targets real-time location technology for UAV reconnaissance[J]. Chinese Optics, 2018, 11(5): 812-821. doi: 10.3788/CO.20181105.0812
Citation: CAI Ming-bing, LIU Jing-hong, XU Fang. Multi-targets real-time location technology for UAV reconnaissance[J].Chinese Optics, 2018, 11(5): 812-821.doi:10.3788/CO.20181105.0812

无人机侦察多目标实时定位技术研究

doi:10.3788/CO.20181105.0812
基金项目:

吉林省重大科技攻关项目11ZDGG001

详细信息
    作者简介:

    蔡明兵(1990-), 男, 山东潍坊人, 硕士研究生, 主要从事导航定位方面的研究。E-mail:1617335036@qq.com

    刘晶红(1967—),女,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事机载光电成像与测量技术方面的研究。E-mail:liu1577@126.com

  • 中图分类号:V279+

Multi-targets real-time location technology for UAV reconnaissance

Funds:

Jilin Provincial Major Scientific Research Project of China11ZDGG001

More Information
  • 摘要:目标定位是无人机侦察系统中至关重要一步。为增强无人机侦察目标定位的实时性、提高定位精度及侦察效率,提出一种多目标实时定位的方法,建立主次目标定位几何关系及坐标转换模型,结合已知数据信息求取各目标大地坐标,并用蒙特卡洛法分析目标定位误差。最后,基于即将组网成功"北斗二代"卫星导航系统对无人机空中定位,同时采用递归最小二乘算法滤波处理,提高了目标定位精度。研究及实验结果表明,北斗导航定位能够有效提高无人机空中定位精度,且有望达到厘米级精度,同时采用RLS滤波处理能使目标定位精度提高10 m左右。该方法能够有效增强无人机定位实时性,提高定位精度及侦察效率。

  • 图 1多目标自主定位系统组成示意图

    Figure 1.Sketch of multi-target self-determination system

    图 2各坐标系的定义及其相互关系示意图

    Figure 2.Schematic diagram of definition of the coordinate system and their mutual relations

    图 3目标自主定位的坐标转换流程

    Figure 3.Process of self-determination orientation coordinate conversion

    图 4多目标定位模型

    Figure 4.Model of multi-target orientation

    图 5坐标转换流程

    Figure 5.Process of coordinate conversion

    图 6北斗MEO卫星仿真图

    Figure 6.Simulation figure of BDS-MEO

    图 7北斗仿真定位误差

    Figure 7.Localization errors of BDS

    图 8RLS滤波后的定位结果

    Figure 8.Localization results after RLS filtering

    图 9RLS滤波后的定位误差

    Figure 9.Plane localization errors after RLS filtering

    图 10RLS滤波后的高程定位误差

    Figure 10.Altitude localization errors after RLS filtering

    表 1多目标定位误差

    Table 1.Error of multi-target location

    目标 经度定位误差/(°) 纬度定位误差/(°) 大地高定位误差/m 平面定位误差/m
    主目标 0.000 103 4 0.000 200 6 21.64 49.89
    次目标1 0.000 145 6 0.000 217 2 22.47 82.82
    次目标2 0.000 111 9 0.000 203 7 19.89 70.46
    下载: 导出CSV

    表 2RLS算法流程

    Table 2.Flowchart of RLS algorithm

    Algorithm RLS Filter:
    Input:xk,k=1, 2, …,t;
    Initialize:AN=I1×1;
    k=1,bN=[ANTANxk];
    PN=()-1;
    Xk=PNANTbN;
    Andk=2,aN1=I1×1
    Ifktthen
    PN1=PN-PNaN1TaN1PN/(1+aN1PNaN1T);
    AN1=[ANaN1]T;
    bN1=[bNbN1]T;
    Xk=PN1AN1TbN1;
    else if
    PN=PN1
    AN=AN1;
    bN=bN1;
    k=k+1,bN1=[xk];
    returnXk
    下载: 导出CSV

    表 3RLS滤波后多目标定位误差

    Table 3.Errors of multi-target location after RLS filter

    目标 经度定位误差/(°) 纬度定位误差/(°) 大地高定位误差/m 平面定位误差/m
    主目标 0.000 093 4 0.000 191 6 9.64 23.06
    次目标1 0.000 120 9 0.000 202 6 11.55 70.46
    次目标2 0.000 105 3 0.000 207 1 10.63 62.94
    下载: 导出CSV
  • [1] 孙辉, 李志强, 张建华, 等.机载光电平台目标交会定位[J].中国光学, 2015, 8(6):987-996.//www.illord.com/CN/abstract/abstract9357.shtml

    SUN H, LI ZH Q, ZHANG J H,et al.. Target localization with intersection measurement for air borne electro-optical platform[J].Chinese Optics, 2015, 8(6):987-996.(in Chinese)//www.illord.com/CN/abstract/abstract9357.shtml
    [2] 闫辉, 许廷发, 吴青青, 等.多特征融合匹配的多目标跟踪[J].中国光学, 2014, 6(2):163-170.//www.illord.com/CN/abstract/abstract8903.shtml

    YAN H, XU T F, WU Q Q,et al.. Multi-object tracking based on multi-feature joint matching[J].Chinese Optics, 2014, 6(2):163-170.(in Chinese)//www.illord.com/CN/abstract/abstract8903.shtml
    [3] 孙辉.机载光电平台目标定位与误差分析[J].中国光学, 2013, 6(6):912-918.//www.illord.com/CN/abstract/abstract8991.shtml

    SUN H. Target localization and error analysis ofairborne electro-optical platform[J].Chinese Optics, 2013, 6(6):912-918.(in Chinese)//www.illord.com/CN/abstract/abstract8991.shtml
    [4] 刘晶红, 孙辉, 张葆, 等.航空光电成像平台的目标自主定位[J].光学精密工程, 2007, 15(8):1305-1309.doi:10.3321/j.issn:1004-924x.2007.08.026

    LIU J H, SUN H, ZHANG B,et al.. Target self-determination orientation based on aerial photoelectric imaging platform[J].Opt. Precision Eng., 2007, 15(8):1305-1309.(in Chinese)doi:10.3321/j.issn:1004-924x.2007.08.026
    [5] 宋悦铭, 孙敬辉, 王帅.基于GPS基准点的航空吊舱垂直下视目标定位方法研究[J].液晶与显示, 2012, 27(5):714-717.http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yjyxs201205025

    SONG Y M, SUN J H, WANG S. Air pod target location method research using GPS datum mark in vertical down of view[J].Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2012, 27(5):714-717.(in Chinese)http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yjyxs201205025
    [6] 闫明, 杜佩, 王惠林, 等.机载光电系统的地面多目标定位算法[J].应用光学, 2012, 33(4):717-720.http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yygx201204013

    YAN M, DU P, WANG H L,et al.. Ground multi-target positioning algorithm for airborne optoelectronic system[J].Journal of Applied Optics, 2012, 33(4):717-720.(in Chinese)http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yygx201204013
    [7] 徐诚, 黄大庆, 等.基于光电测量平台的多目标定位算法[J].中南大学学报(自然科学版), 2015, 46(1):175-163.http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD201501022.htm

    XU C, HUANG D Q. Multiple-target localization based on electro-optical measurement platform[J].Journal of Central South University(Science and Technology), 2015, 46(1):157-163.(in Chinese)http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD201501022.htm
    [8] 金光.机载光电跟踪测量的目标定位误差分析和研究[D].长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2001: 3-6.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-80139-2002081659.htm

    JIN G. Studying and analyzing on the error of positioning in airborne photo-electricity tracking survey equipment[D]. Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, 2001: 3-6.(in Chinese)http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-80139-2002081659.htm
    [9] 张葆, 姚俊峰, 高利民.机载GPS测量定位技术研究[J].光学精密工程, 2009, 17(1):1723-1728.http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc200901027

    ZHANG B, YAOJ F, GAOL M. Measuring orientation technology based on airborne GPS[J].Opt. Precision Eng., 2009, 17(1):1723-1728.(in Chinese)http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc200901027
    [10] HAN K, DESOUG N. Multiple targets geo-location using SIFT and stereo vision on airborne video sequences[C]. The 2009 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, St. Louis, USA, 2009: 5327-5332.
    [11] REDDING J D, MCLAIN T W. Vision-based target localization from a small fixed-wing Miniature Air Vehicle[C]. Proceedings of the 2006 American Control Conference, Minneapolis, Minnesota, USA, 2006: 2862-2867.
    [12] 周前飞, 刘晶红, 熊文卓, 等.机载光电成像平台的多目标自主定位系统研究[J].光学学报, 2015, 35(1):1-15.http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201501021.htm

    ZHOU Q F, LIU J H, XIONG W ZH,et al.. Multi-Target self-determination orientation system based onairborne photoelectric imaging platform[J].Acta Optica Sinica, 2015, 35(1):1-15.(in Chinese)http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201501021.htm
    [13] MORBIDIF, MARIOTTINIG L. Active target tracking and cooperative localization for teams of aerial vehicles[J].IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2013, 21(5):1694-1707.doi:10.1109/TCST.2012.2221092
    [14] TOUSSAINTG J, DE LIMA P. Localizing RF Targets with Cooperative UAV[C]. Proceedings of 2007 American Control Conference, New York City, USA, 2007: 5928-5933.
    [15] 樊邦奎, 段连飞.无人机侦察目标定位技术[M].北京:国防工业出版社, 2014.

    FAN B K, DUAN L F.UAV Reconnaissance Target Location Technology[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 2014.
  • 加载中
图(10)/ 表(3)
计量
  • 文章访问数:1998
  • HTML全文浏览量:478
  • PDF下载量:276
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2017-12-26
  • 修回日期:2018-02-15
  • 刊出日期:2018-10-01

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map