在本发明涉及定位，具体是一种基于无人机的地面目标定位方法及装置。
背景技术：
1、野外作业的定位在多个方面发挥着关键作用，例如，在野外环境中，准确的定位能够确保作业人员清楚自己所处的位置，从而避免迷路或进入危险区域。在紧急情况下，如遇到自然灾害、野生动物攻击或人员受伤时，精确定位可以迅速通知救援队伍，提高救援效率，降低事故风险等。
2、对于野外作业的地面目标的定位，现有技术中一般采用卫星定位和测距定位。其中测距定位依赖于地面基站，成本较高。而在一些环境下，地面目标的卫星定位信号容易受到干扰。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于无人机的地面目标定位方法及装置，以解决背景技术中的问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、本发明的一种基于无人机的地面目标定位方法，包括步骤：
4、获取无人机沿预设航线飞行时的多个航点的测量坐标、多个航点与地面目标的测量距离、多个航点的飞行姿态特征以及多个航点的测距信号强度；
5、基于多个航点的飞行姿态特征确定无人机的飞行稳定性，并基于多个航点的测距信号强度确定无人机的测距信号稳定性；剔除飞行稳定性低于预设第一阈值的部分，以及剔除测距信号稳定性低于预设第二阈值的部分，得到目标航点；
6、基于多个目标航点的测量坐标和测量距离，并结合最小二乘法计算所述地面目标的位置初始值；采用高斯牛顿混合方法对初始值进行迭代优化，得到所述地面目标的位置最优解；
7、将所述地面目标的位置最优解计算地面目标与多个目标航点的实际距离，并基于所述实际距离与所述测量距离对所述地面目标的位置最优解进行优化，得到所述地面目标的定位信息。
8、在本技术一实施例中，基于所述实际距离与所述测量距离对所述地面目标的位置最优解进行优化，得到所述地面目标的定位信息，包括：
9、计算每个目标航点与地面目标的实际距离与测量距离的距离差值；
10、将距离差值大于预设第三阈值的目标航点作为超差点，并剔除最大超差点，以更新目标航点；
11、基于多个距离差值判断实际距离与测量距离之间是否存在稳态误差，在存在稳态误差时，基于所述稳态误差对多个目标航点的测量距离进行补偿；
12、回到所述基于多个目标航点的测量坐标和测量距离，并结合最小二乘法计算所述地面目标的位置初始值；直至没有差值大于预设第三阈值的目标航点，并得到所述地面目标的定位信息。
13、在本技术一实施例中，所述飞行姿态特征包括多个轴线上的加速度，为航点序号，为轴线序号，其中，基于多个航点的飞行姿态特征确定无人机的飞行稳定性，包括：
14、将所述多个航点在轴线上的加速度映射至第一二维坐标系中，其中，所述第一二维坐标系的横轴为时间轴，所述第一二维坐标系的纵轴为加速度轴；
15、采用窗口宽度和滑动步长均为预设值的滑动窗口沿所述二维坐标系的时间轴滑动，并在每次滑动时，计算所述滑动窗口内航点的加速度方差，其中，为滑动序号；
16、基于所述滑动窗口内航点的加速度方差计算无人机的轴线在区段内的飞行稳定性，，其中，为第一常量。
17、在本技术一实施例中，基于多个航点的测距信号强度确定无人机的测距信号稳定性，包括：
18、将所述多个航点的测距信号强度映射至第二二维坐标系中，其中，所述第二二维坐标系的横轴为时间轴，所述第二二维坐标系的纵轴为强度轴；
19、采用窗口宽度为预设值的滑动窗口沿所述二维坐标系的时间轴滑动，并在每次滑动时，计算所述滑动窗口内航点的信号强度方差，其中，为滑动序号；
20、基于所述滑动窗口内航点的强度方差计算无人机在区段内的测距信号稳定性，，其中，为第二常量。
21、在本技术一实施例中，基于多个距离差值判断实际距离与测量距离之间是否存在稳态误差，包括：
22、计算多个距离差值的平均值和方差；
23、在同时满足目标条件时，判定实际距离与测量距离之间存在稳态误差，且稳态误差为多个距离差值的平均值；否则判定不存在稳态误差，其中，所述目标条件包括：多个距离差值的平均值大于预设的第四阈值；多个距离差值的方差小于或者等于预设的第五阈值。
24、在本技术一实施例中，基于多个目标航点的测量坐标和测量距离，并集合最小二乘法计算所述地面目标的位置初始值，包括：
25、基于多个航点的测量坐标和测量距离构建多个距离公式，其中，多个距离公式的数学表达式为：
26、
27、
28、
29、式中，为第一个测量距离，为第个测量距离，为地面目标的设定坐标，为第一个测量坐标，为第个测量坐标；
30、计算和的差值，并令
31、，，，，
32、，得到；
33、变形得到，其中，
34、，，
35、所述地面目标的位置初始值为，其中，为矩阵的转置矩阵。
36、在本技术一实施例中，采用高斯牛顿混合方法对初始值进行迭代优化，得到所述地面目标的位置最优解，包括：
37、s1，构建非线性方程组，其中，为所述多个距离公式，为测距噪声，为非线性方程组的解；
38、s2，将所述初始值作为当前值，其中，为当前迭代次数；并在所述当前值出对所述非线性方程组进行泰勒公式展开，并保留一阶项，得到；
39、s3，令当前值对应的雅可比矩阵为，并计算当前值的残差向量，；
40、s4，将所述残差向量与预设的收敛阈值进行对比，在时，将作为所述地面目标的位置最优解；否则，令，由公式更新，并回到步骤s3，直至时，得到所述地面目标的位置最优解。
41、在本技术一实施例中，还包括：在所述目标航点的数量小于预设的数量阈值时，调节所述第一阈值和所述第二阈值，以使得所述目标航点的数量大于预设的数量阈值。
42、在本技术一实施例中，所述地面目标与所述无人机通过激光脉冲信号进行测距。
43、本技术还提供一种基于无人机的地面目标定位装置，包括：
44、获取模块，用于获取无人机沿预设航线飞行时的多个航点的测量坐标、多个航点与地面目标的测量距离、多个航点的飞行姿态特征以及多个航点的测距信号强度；
45、筛选模块，用于基于多个航点的飞行姿态特征确定无人机的飞行稳定性，并基于多个航点的测距信号强度确定无人机的测距信号稳定性；剔除飞行稳定性低于预设第一阈值的部分，以及剔除测距信号稳定性低于预设第二阈值的部分，得到目标航点；
46、定位模块，用于基于多个目标航点的测量坐标和测量距离，并结合最小二乘法计算所述地面目标的位置初始值；采用高斯牛顿混合方法对初始值进行迭代优化，得到所述地面目标的位置最优解；
47、定位优化模块，用于将所述地面目标的位置最优解计算地面目标与多个目标航点的实际距离，并基于所述实际距离与所述测量距离对所述地面目标的位置最优解进行优化，得到所述地面目标的定位信息。
48、本发明的有益效果是：本发明的一种基于无人机的地面目标定位方法及装置，本技术利用无遮挡的无人机来采集多个航点的定位信息，并通过无人机与地面目标进行测距。从而将无人机的多个航点数据代替基站，既能够避免地面目标的卫星定位信号被干扰，也无需建立基站。此外，为了避免无人机在飞行时测量数据的精确，本技术基于飞行稳定性和信号稳定性来对航点进行筛选，得到测量数据精确的目标航点。利用目标航点的测量距离和测量坐标，并结合最小二乘法计算地面目标的初始值，然后结合高斯牛顿混合算法迭代计算出最优解。并在最后，利用最优解对应的实际距离和测量距离对最优解进行进一步优化，从而使得本技术中的定位结果精确可靠。本技术可以为野外作业的工作人员提供更具有适用性、精确可靠的定位结果。
1.一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，基于所述实际距离与所述测量距离对所述地面目标的位置最优解进行优化，得到所述地面目标的定位信息，包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，所述飞行姿态特征包括多个轴线上的加速度，为航点序号，为轴线序号，其中，基于多个航点的飞行姿态特征确定无人机的飞行稳定性，包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，基于多个航点的测距信号强度确定无人机的测距信号稳定性，包括：
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，基于多个距离差值判断实际距离与测量距离之间是否存在稳态误差，包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，基于多个目标航点的测量坐标和测量距离，并集合最小二乘法计算所述地面目标的位置初始值，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，采用高斯牛顿混合方法对初始值进行迭代优化，得到所述地面目标的位置最优解，包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于无人机的地面目标定位方法，其特征在于，所述地面目标与所述无人机通过激光脉冲信号进行测距。
10.一种基于无人机的地面目标定位装置，其特征在于，包括：
