(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111605837.5 (22)申请日 2021.12.25 (71)申请人 宁波凯德科技 服务有限公司 地址 315000 浙江省宁波市杭州湾新区滨 海四路262号20 5室 (72)发明人 庞丽萍　张明堃　王爽　王金鹤　 (51)Int.Cl. H04W 4/021(2018.01) H04W 4/40(2018.01) B64C 39/02(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 能覆盖机器人信号的无人机定位的增广 Lagrange方法 (57)摘要 本发明涉及一种能覆盖机器人信号的无人 机定位的增广Lagrange方法， 所述方法提出了农 林机器人的概念及其需求市场， 针对农林机器人 在信号源与定位功能方面的短板， 本发明使用最 优化技术建立一个多约束的复杂半定规划模型。 通过多约束复杂半定规划模型的结构， 将该模型 分解为多约束简单半定规划问题模型和序列最 大元问题模 型。 利用循环策略解决序列最大元问 题， 并设计一种求解多约束半定规化的增广 Lagrange方法。 本发明用于解决农业和林业生产 中， 无人机定位所面临的覆 盖机器人信号的信号 缺失等问题。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114302339 A 2022.04.08 CN 114302339 A 1.基于优化技术的能覆盖机器人信号的无人机定位的增广Lagrange方法， 其特征是： 所述方法所依赖的硬件包括一架无人机和多台农林机器人M， 所述无人机上设有机载基站， 利用所述机载基站对所述农林机器人M补充信号， 在所述方法中所利用的距离度量单位为 米， 时间单位 为分钟， 下面建立能覆盖农林机器人信号的无 人机定位最优化模型： 第i个农林机器人Mi的活动范围界定为椭圆区域， 记为Ei， i为正整数， 其长轴为 短 轴为 以Ei的位置中心 为坐标原 点， 南北方向为纵轴， 用t2表示， 东西方向为横轴， 用t1表 示， Ei的长轴与横轴的正半轴夹角为θi， ， Ei的旋转变换矩阵为 Ei的 方程为： Ei的方程数据矩阵为 Ai＞0表示矩阵Ai是正定的， 为Ai的逆矩阵， i ＝1,…,m,m是正整数； 将坐标系原点平移到 ηi是Ei的GPS位置中的平面位置坐标里椭圆中心 坐标点， bi＝Aiηi, 构造一个最大特征值是λ1i和第二个 特征值是λ2i的矩阵 Qi， 所述矩阵 是 的倒数， Qi对应于 λ1i 和 λ2i的特征向量分别为u1i和u2i.则Ei的短轴方向平行于u1i,长轴的方向平行于u2i， Ei重新 用一个矩阵表示 为： i＝1,…,m， x表示 中的点， 是二维实数空间， Ei的中心为 所述无人机的所述 机载基站的信 号覆盖范围为圆形B， 其中β ＝( β1， β2)表 示所述无人机的GPS位置中的平 面位置坐标里坐标点， γ是实数， 所述无人机在起 飞前的信 号的覆盖半径为 树木的高度数据的集合为H＝{h1,…,hn}， n表示树木的数量， 当 所述无人机距地面高度为ρ， 要求ρ 满足ρ ≥1+hi,i＝1,…n， 则根据勾股定理， 所述无人机在 空中的信号的辐射半径为 由于 所以存在一个正整数τi， 使得下式成立： 所述无人机定位最优化模型为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114302339 A 2由于变量ρ 的优化与变量β,γ, τ是无关， 把所述无人机定位最优化模型进行分解， 分解 为两个互不相关的简单最优化子问题： 多约束简单半定规划问题： 和序列最大 元问题： 2.根据权利要求1所述的基于优化技术的能覆盖机器人信号的无人机定位的增广 Lagrange方法， 其特 征是： 所述无 人机定位最优化模型求 解方法为： 第一步 求解所述多约束简单半定规划问题： Step1.1:初始化 设定无人机出 发坐标β0， 以及覆盖参数γ0， τ0， 设定步长{ak}与罚参数序列{σk}， ak、 σk为 实数； Step1.2:迭代 迭代指标k ＝0,…,N‑1， N是正整数， 从1, …m随机选取一个正整数ik， 计算矩阵 的最大特征值λmax， 和最大特征值λmax对应的特征向 量 若 λmax>0。 βk+1＝βk‑2ak( βk‑σkuβ) γk+1＝γk‑2ak(‑1‑σk) 否则 βk+1＝βk‑2ak( βk) γk+1＝γk‑2ak(‑1) Step1.3： 输出 得到坐标βN； 第二步 使用循环策略， 求 解序列最大 元 Step2.1： ρ ＝0， j＝1； Step2.2： 若ρ ≤ hj， ρ ＝hj， j＝j+1； Step2.3： 如果j<N， 转Step2.2；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114302339 A 3