1.基于阵列辅助定位的无人机集群位置管理办法,其特征在于,在GNSS拒止区域内无人机信号丢失时,群首节点对其重新进行搜寻定位的同时接收其他节点的通信信号,具体处理过程包括以下步骤:S1、建立阵列接收信号模型;具体的:群首节点内定位子系统与通信子系统共用同一射频硬件通道,当群首节点启用辅助定位系统接收定位信号时,同时存在一无人机向群首节点发送通信信号;考虑接收阵列为一M×N均匀面阵,且定位信号与通信信号载频一致,则M×N阵元接收信号经下变频处理后可表示为以下矩阵形式:x(t)=As(t)+n(t)其中,A为阵列流形矩阵,x(t)为接收信号矢量,s(t)为包含定位信号和通信信号的信号矢量,可称为源信号,n(t)为M×N路噪声信号矢量;S2、计算接收信号x(t)的MUSIC谱估计;S3、根据白化处理后的接收信号x(t),求解解混矩阵W;S4、利用解混矩阵W对接收信号x(t)进行分离,得到通信信号、定位信号;S5、对分离得到的通信信号进行解调,实现无人机集群内的位置更新;对分离得到的定位信号进行脉冲压缩处理,获得距离信息;距离信息结合步骤S2的MUSIC谱估计与通信信号方位信息确定待定位无人机的方位,实现无人机集群内的准确定位。
2.根据权利要求1所述的基于阵列辅助定位的无人机集群位置管理办法,其特征在于,步骤S2具体包括以下分步骤:S21、计算x(t)的相关矩阵R:R=E[x(t)x H (t)]其中,(·) H 为共轭转置符号,E[]表示数学期望;S22、对相关矩阵R进行特征分解,并将特征值单调递增进行排列,得到前M×N-2个特征值对应的特征向量g 1 ,g 2 ,…,g M×N-2 ,根据g 1 ,g 2 ,…,g M×N-2 构造矩阵G:其中, 表示复数域;S23、根据矩阵G构造扫描函数 其中,θ和 分别为来波方向的方位角和俯仰角, 为阵列导向矢量;S24、将空间角度按θ和 进行划分,依次扫描计算 即可得到x(t)的MUSIC谱估计。
3.根据权利要求2所述的基于阵列辅助定位的无人机集群位置管理办法,其特征在于,步骤S3具体包括以下分步骤:S31、对x(t)进行白化处理:z(t)=Tx(t)其中,z(t)为白化后的信号矢量,T为白化矩阵,定义为:Λ为相关矩阵R前2个最大特征值构成的对角矩阵,G max 为相关矩阵R每个特征值对应的特征向量构成的矩阵;S32、构造白化信号z(t)的四阶累积量矩阵 确认累计量特征矩阵C z (M i ),i=1,2;具体过程为:计算白化信号z(t)的四阶累积量 其中,E(·)表示数学期望,(·) * 为共轭符号;将白化信号z(t)的所有四阶累积量构造为2 2 ×2 2 矩阵C z ,对C z 进行特征值分解即可得到特征值和特征向量,将C z 的特征值单调递减排序,取前2个特征值λ 1 ,λ 2 及对应的特征向量u 1 ,u 2 得到需进行近似联合对角化的累积量特征矩阵C z (M i )=λ i M i ,i=1,2,其中M i 为特征矩阵,vec(M i )=u i ,vec(·)表示矩阵的向量化运算;S33、通过对累积量特征矩阵C z (M i ),i=1,2进行联合对角化,得到解混矩阵W。
4.根据权利要求3所述的基于阵列辅助定位的无人机集群位置管理办法,其特征在于,步骤S33具体实现过程为:S331、令初始矩阵W=I 2 ,为2×2维单位矩阵,设置算法停止迭代阈值ξ;S332、计算 其中h i =[cm i,pp -cm i,qq ,cm i,pp +cm i,qq ,j(cm i,qp -cm i,pq )] Tcm i,pp ,cm i,qq ,cm i,qp ,cm i,pq 分别为C z (M i )的第(p,p),(q,q),(q,p)和(p,q)个元素值,且p=1,q=2;S333、对矩阵B进行特征值分解,得到矩阵B最大特征值对应的归一化特征向量[bx,by,bz] T ;令S334、将e 1 ,e 2 作为Givens矩阵G e 中的元素,即G e 定义为:S335、更新解混矩阵以及累积量特征矩阵:W=WG eS336、判断e 2 ≥ξ是否成立,若成立,返回步骤S332;若不成立则所求W为解混矩阵。