融合金字塔栅格与测向交叉的低空无人机定位

张宏展; 韩鹏; 赵可; 陈鹏

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (3) : 162 -170.

张宏展, 韩鹏, 赵可, 陈鹏

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

针对传统地面测向设备在低空空域监视中无法获取航空器高度数据的问题，研究了融合高斯金字塔空域栅格模型与地面测向设备的低成本算法，实现低空无人机三维位置（含高度）实时精准预测。利用立方米级最优粒度三维栅格技术，将可通达空域离散化为可计算空域，奠定计算基础；在高斯滤波下采样中引入湍流强度动态关联的三维高斯核函数，创新性地构建高斯金字塔多尺度空域模型，利用三线性插值上采样保障数据连续性与精度；将实时天气、地理信息及环境因素映射至空域栅格，设计基于环境参数方差的动态权重函数，建立动态加权的可信度矩阵。在金字塔栅格空间中，结合测向交叉定位数据，遍历空域栅格概率集合，计算无人机经纬度及高度，实现三维定位。在某测试区域内部署2台测向设备进行实验验证。结果表明：(1)定位精度：在最小分辨率8 m的三维栅格下，经纬度定位最大偏差为20 m（目标转向时），高度预测平均偏差为4.37m（标准差7.87），显著优于对比方法；(2)计算效率：算法平均内存占用仅55 MB，在i9-13900H处理器下CPU平均利用率仅为9%，显著低于对比方法；(3)适用性：仅需低成本地面测向设备支持，无需机载设备。本文算法在立方米级偏差范围内实现了低成本、较高精度的低空无人机三维实时定位，可为低空监视设施建设受限场景提供有效解决方案。