具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本申请作进一步详细的说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

需要说明的是，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

另外，在本申请实施例中，“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

物流无人机在执行配送任务的飞行过程中，需要持续获得实时定位才能保证按照预定的路线进行准确地飞行。物流无人机通常采用卫星定位系统，如GPS等进行实时定位，而在编队物流无人机中某一台无人机出现卫星信号丢失的情况下，这一台无人机只能依靠自身的INS进行短暂的定姿定位。

当编队中的单个物流无人机在仅依赖自身的INS进行短暂的惯性定姿定位时，INS依靠惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪)，通过积分来完成速度、位置及姿态的测量结果更新，由于惯性传感器存在零位偏差，会产生随时间积累的误差，并且无法通过融合卫星定位数据来消除这些误差，导致误差直接反应在单个物流无人机的速度、位置及姿态的测量结果上，也就是说，相关技术中，编队中的单个物流无人机在丢失卫星定位信号的情况下无法进行准确的定姿定位，可能导致物流无人机进行不可预测的飞行。

基于此，本申请实施例提供了一种无人机定位方法，应用于第一无人机，这里，在实际应用时，第一无人机可为物流无人机编队中的任一无人机。图1为本申请实施例的无人机定位方法的实现流程示意图。如图1所示，所述方法包括：

步骤101：在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于超宽带UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息。

其中，所述第一信息表征每台第二无人机与所述第一无人机之间的相对距离；所述第二信息由第二无人机在发送的UWB信号中携带，表征第二无人机基于卫星定位信号测得的实时定位信息；

这里，卫星定位信号具体可为GPS信号、全球导航卫星系统(GLONASS，GlobalNavigation Satellite System)信号、伽利略全球卫星导航定位信号、北斗定位信号。为了便于阐释，本申请实施例以GPS信号为例进行下面的描述。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

所述第一无人机丢失GPS信号的情况可能是无人机内部接收GPS信号的通信板卡发生损坏，或者，无人机飞行的某一区域环境干扰因素太多，无人机无法顺利接收卫星信号，从而导致GPS信号丢失。

这里，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，其中，UWB技术是一种无线载波通信技术，基于飞行时间测距法(TOF，Time OfFlight)和双向飞行时间法(TW-TOF，Two Way-Time Of Flight)实现，TOF主要利用信号在第一无人机和第二无人机的异步收发机(transceiver)之间往返的飞行时间来测量第一无人机和第二无人机之间的距离。TW-TOF中第一无人机和至少三台第二无人机从启动开始即会生成一条独立的时间戳，第一无人机的发射机在自己的时间戳上的T1时刻发射请求性质的脉冲信号，至少三台第二无人机中的每台第二无人机在T2时刻发射一个响应性质的信号，第一无人机在自己的时间戳上的T2时刻接收，由此可以计算出脉冲信号在第一无人机和每台第二无人机之间的飞行时间，从而结合光速确定第一无人机和每台第二无人机之间的飞行距离。在本申请实施例中，基于UWB技术对第一无人机进行定位的原理，是利用已知位置的编队中其他至少三台第二无人机，需要定位的第一无人机携带定位标签，定位标签按照一定的频率发射脉冲，不断地和已知位置的至少三台第二无人机进行测距，通过一定的算法精确地计算出定位标签的位置。UWB技术具有极强的穿透能力，可在室内外和地下进行精确定位，与GPS提供绝对地理位置不同，UWB技术可以给出相对位置，UWB技术的定位精度可达厘米级。

这里，所述第一信息表征每台第二无人机与所述第一无人机之间的相对距离，其中，每台第二无人机和第一无人机之间的相对距离基于UWB技术的信号测量得出；所述第二信息由第二无人机在发送的UWB信号中携带，表征第二无人机基于GPS信号测得的实时定位信息，在第一无人机丢失GPS信号时，第二无人机会把自身通过GPS信号测得的实时定位信息，附加在第二无人机发送给第一无人机的UWB信号中，以被第一无人机用于确定自身的实时定位信息。

步骤102：根据所述至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定所述第一无人机的实时定位信息。

这里，图2示出了利用其它第二无人机确定第一无人机的实时定位信息的示意图，根据图2，物流无人机组成的编队P＝{P₁,P₂,P₃,P₄……,P_n,n≥4}在执行配送任务的过程中，第一无人机P₁出现了GPS信号丢失的情况，在GPS信号丢失之后的时刻t，第一无人机P₁基于UWB信号确定编队中第二无人机的第一信息和第二信息，第一信息为每台第二无人机与第一无人机之间的相对距离：L₁₂，L₁₃，L₁₄，……，L_1n，其中，L₁₂代表第一无人机P₁与第二无人机P₂之间的距离，同理，L_1n代表第一无人机P₁与第二无人机P_n之间的距离；第二信息为第二无人机基于自身GPS信号测得的实时定位信息：{x_2t,y_2t,z_2t},{x_3t,y_3t,z_3t},{x_4t,y_4t,z_4t},……,{x_nt,y_nt,z_nt},其中，{x_2t,y_2t,z_2t}代表第二无人机P₂在t时刻通过自身GPS信号测得的实时定位，同理，{x_nt,y_nt,z_nt}代表第二无人机P_n在t时刻通过自身GPS信号测得的实时定位。

所述根据至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定第一无人机的实时定位信息包括：

第一无人机获得第一信息的集合，即多台第二无人机与第一无人机之间相对距离的集合L＝{L₁₂,L₁₃,L₁₄,……,L_1n}；

第一无人机获得第二信息的集合，即第二无人机的实时定位信息集合S＝{{x_2t,y_2t,z_2t},{x_3t,y_3t,z_3t},{x_4t,y_4t,z_4t},……,{x_nt,y_nt,z_nt}}。

在通过TOF或TW-TOF测得第二无人机与第一无人机之间的距离后，第一无人机使用三边定位法计算第一无人机的位置，便可得到第一无人机的实时定位信息。三边定位法是利用每台第二无人机与第一无人机之间的相对距离为半径构建圆形轨迹，由于三个有交集的圆形轨迹之间存在唯一一个交点，所以基于UWB信号确定第一无人机的实时信息至少需要三台第二无人机，唯一的交点的位置信息即为第一无人机的定位信息，具体计算公式如下：

将公式1进行线性化处理，使用第1到n-1行的方程分别减去第n行方程得：

AX＝b 公式2

其中，X为第一无人机P₁在t时刻的定位坐标，

采用最小二乘法求解公式2可得：X＝(A^TA)^-1A^Tb。求解得出的X即为t时刻第一无人机P₁的实时位置。

需要说明的是，公式1的求解并不局限于最小二乘法，其它能够对公式1求解的具体算法也应视为本申请实施例可采用的方式，如泰勒算法、加权最小二乘法、凸优化算法、机器学习算法等。

在本实施例中，在第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息；第一信息表征每台第二无人机与第一无人机之间的相对距离；第二信息由第二无人机在发送的UWB信号中携带，表征第二无人机基于卫星定位信号测得的实时定位信息；根据至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定第一无人机的实时定位信息，从而在编队中的单个无人机丢失卫星定位信号的情况下，能够基于UWB信号获得和编队中其他无人机之间的相对距离，以及其他无人机的GPS定位信息，从而确定出单个无人机的准确的定姿定位信息，提高了无人机在执行配送任务的途中的可靠性，提高了运送效率。

在一实施例中，在所述根据所述至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定所述第一无人机的实时定位信息之前，所述方法还包括：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息。

这里，在第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，并不是马上就基于UWB信号接收第二无人机的第一信息和第二信息，而是先进入利用自身的惯性导航系统进行定姿定位的模式。

惯性导航系统的工作原理是通过测量第一无人机的加速度，自动进行积分运算，获得第一无人机的瞬时速度和瞬时位置数据。组成惯性导航系统的设备都安装在第一无人机机体内，工作时不需要依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。

通过在丢失卫星定位信号后首先启动惯性导航系统进行定位，能够保证第一无人机在丢失卫星定位信号、基于UWB信号确定实时定位信息之前，保证第一无人机可以依靠自身进行相对准确的定姿定位。

在丢失卫星定位信号后、基于惯性导航系统确定第一无人机实时定位的基础上，所述基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，包括：

在基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息的持续时长大于设定时长的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息。

这里，可以将第一无人机基于惯性导航系统进行实时定位的设定时长设为N秒，例如N可以取2，当第一无人机在N秒后检测到自身依旧没有恢复GPS信号时，开始基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息。

由于惯性导航系统的定位信息是通过积分产生，定位误差会随时间增长而增大，长时间依靠惯性导航系统定位的话精度较差，因此，在第一无人机通过惯性导航系统定位的时长大于设定时长后，基于UWB信号确定定位信息，能够避免长时间使用惯性导航系统带来的定位误差，从而第一无人机可以进一步获得更为精确的定位信息。

在一实施例中，所述方法还包括：

从第二无人机发送的UWB信号中提取对应的第一信息；或者，

基于第二无人机发送的UWB信号测得对应的第一信息。

这里，第一信息可以是第二无人机已经测量好，携带在发送给第一无人机的UWB信号中，也就是说，由第二无人机测得与第一无人机之间的相对距离，因此，第一无人机可以从第二无人机发送的UWB信号直接提取出表征相对距离的信息。或者，第二无人机并没有测量出第一信息，第一无人机基于第二无人机发送的UWB信号，自行测量得到第一无人机与第二无人机之间的相对距离。

通过上述方法，第一无人机从第二无人机发送的UWB信号中提取第一信息，因此自身不需要进行计算即可直接获得第一信息，从而减轻了第一无人机的计算量；基于第二无人机发送的UWB信号自行测量得到对应的第一信息，可以减少第一无人机与第二无人机之间的传输数据量。

在一实施例中，所述方法还包括：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号发送第一请求；所述第一请求用于请求第二无人机在发送的UWB信号中携带对应的第二信息。

这里，在第一无人机没有丢失卫星定位信号的情况下，第一无人机与第二无人机之间一直通过UWB信号在互相通信，基于此时第二无人机发送的UWB信号中，只能够确定出第二无人机与第一无人机之间的相对距离。

而在第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，此时第一无人机需要利用UWB信号进行定位，因此除了获得第二无人机与第一无人机之间的相对距离之外，还需获得第二无人机的实时定位信息，所以，第一无人机基于UWB发送第一请求，第一请求用于请求第二无人机在发送的UWB信号中携带对应的第二信息。

通过上述方法，第一无人机可以基于UWB信号，及时获得自身定位信息所需的与第二无人机之间的相对距离，以及第二无人机的实时定位信息，从而能够进行精准的定位。

在一实施例中，所述方法还包括：

每隔第一设定周期与所述至少一台第二无人机交互UWB信号。

这里，每隔一定周期与第二无人机交互UWB信号，不仅可以实现基于UWB信号实现的其他功能，还可以保证在第一无人机丢失了卫星定位信号的情况下，仍然通过周期性发送的UWB信号获取到第一无人机与第二无人机之间的相对距离和第二无人机的基于卫星定位信号得到的实时定位信息。此外，当第一无人机丢失了卫星定位信号后，第一设定周期可以自动进行缩短调整，以保证第一信息和第二信息的更新频率，从而保证了第一无人机丢失卫星定位信号后定位信息的精度。

在一实施例中，所述方法还包括：

在检测到所述第一无人机已恢复接收卫星定位信号的情况下，基于接收的卫星定位信号确定所述第一无人机的实时定位信息。

这里，第一无人机在基于UWB信号获得实时定位的同时，一直在检测第一无人机的卫星定位信号是否恢复，一旦检测到卫星定位信号恢复，则第一无人机利用卫星定位信号获取实时定位信息。若检测到卫星定位信号依旧没有恢复，则继续利用UWB信号获取实时定位信息。

通过上述方法，第一无人机在利用UWB信号获取实时定位的同时检测卫星定位信号是否恢复，能在卫星定位信号恢复的第一时间启动卫星定位信号进行实时定位，能够保证精准实时定位的连贯性。

为实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种无人机定位装置，如图3所示，所述装置包括：

第一确定单元301，用于在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息；所述第一信息表征每台第二无人机与所述第一无人机之间的相对距离；所述第二信息由第二无人机在发送的UWB信号中携带，表征第二无人机基于卫星定位信号测得的实时定位信息；

第二确定单元302，用于根据所述至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定所述第一无人机的实时定位信息。

其中，在一个实施例中，所述装置还包括：所述第三确定单元，用于：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息。

在一个实施例中，所述第一确定单元301用于：

在基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息的持续时长大于设定时长的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息。

在一个实施例中，所述装置还包括：所述信息获取单元，用于：

从第二无人机发送的UWB信号中提取对应的第一信息；或者，

基于第二无人机发送的UWB信号测得对应的第一信息。

在一个实施例中，所述装置还包括：所述请求单元，用于：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号发送第一请求；所述第一请求用于请求第二无人机在发送的UWB信号中携带对应的第二信息。

在一个实施例中，所述装置还包括：交互单元，用于：

每隔第一设定周期与所述至少一台第二无人机交互UWB信号。

在一个实施例中，所述装置还包括：第四确定单元，用于：

在检测到所述第一无人机已恢复接收卫星定位信号的情况下，基于接收的卫星定位信号确定所述第一无人机的实时定位信息。

实际应用时，第一确定单元301、第二确定单元302、第三确定单元、信息获取单元、请求单元、交互单元、第四确定单元可由无人机定位装置中的通信接口结合处理器来实现。当然，处理器需要运行存储器中存储的程序来实现上述各程序模块的功能。

需要说明的是：上述实施例提供的的无人机定位装置在进行的无人机定位时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的的无人机定位装置与I的无人机定位方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种第一无人机，图4为本申请实施例第一无人机的硬件组成结构示意图，如图4所示，无人机包括：

通信接口401，能够与其它设备比如网络设备等进行信息交互；

处理器402，与通信接口401连接，以实现与其它设备进行信息交互，用于运行计算机程序时，执行上述一个或多个技术方案提供的无人机的定位方法。而所述计算机程序存储在存储器403上。

具体地，所述处理器402，用于在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息；所述第一信息表征每台第二无人机与所述第一无人机之间的相对距离；所述第二信息由第二无人机在发送的UWB信号中携带，表征第二无人机基于卫星定位信号测得的实时定位信息。

所述处理器402，还用于根据所述至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定所述第一无人机的实时定位信息。

其中，在一实施例中，在所述根据所述至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息，确定所述第一无人机的实时定位信息之前，所述处理器402，具体用于：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息。

其中，在一实施例中，所述处理器402，用于：

在基于惯性导航系统确定所述第一无人机的实时定位信息的持续时长大于设定时长的情况下，基于UWB信号确定至少三台第二无人机中的每台第二无人机的第一信息和第二信息。

其中，在一实施例中，所述处理器402，用于：

从第二无人机发送的UWB信号中提取对应的第一信息；或者，

基于第二无人机发送的UWB信号测得对应的第一信息。

其中，在一实施例中，所述通信接口401，用于：

在所述第一无人机丢失卫星定位信号的情况下，基于UWB信号发送第一请求；所述第一请求用于请求第二无人机在发送的UWB信号中携带对应的第二信息。

其中，在一实施例中，所述通信接口401，用于：

每隔第一设定周期与所述至少一台第二无人机交互UWB信号。

其中，在一实施例中，所述处理器402，用于：

在检测到所述第一无人机已恢复接收卫星定位信号的情况下，基于接收的卫星定位信号确定所述第一无人机的实时定位信息。

需要说明的是：处理器402和通信接口401的具体处理过程可参照上述方法理解。当然，实际应用时，第一无人机中的各个组件通过总线系统404耦合在一起。可理解，总线系统404用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统404除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图4中将各种总线都标为总线系统404。

本申请实施例中的存储器403用于存储各种类型的数据以支持无人机的操作。这些数据的示例包括：用于在无人机上操作的任何计算机程序。

可以理解，存储器403可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本申请实施例描述的存储器403旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器402中，或者由处理器402实现。处理器402可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器402中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器402可以是通用处理器、DSP，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器402可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器403，处理器402读取存储器403中的程序，结合其硬件完成前述方法的步骤。

处理器402执行所述程序时实现本申请实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器403，上述计算机程序可由处理器402执行，以完成前述方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、终端和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。