[發明專利]一種動態互觀測關系條件下的無人機蜂群協同導航方法

有效

• 申請號: 201711371353.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108151737B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 王融;熊智;劉建業;曹宇軒;李傳意;孫瑤潔;景羿銘
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01S19/47;G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種動態互觀測關系條件下的無人機蜂群協同導航方法，包括如下步驟：步驟1，初始化，對無人機蜂群中的無人機按照1～n進行編號；步驟2，選取無人機蜂群導航狀態量，建立導航狀態方程和獨立導航量測方程；步驟3，建立協同導航量測方程；步驟4，無人機蜂群中的無人機分別進行獨立導航解算；步驟5，無人機蜂群中的無人機分別進行協同導航解算；步驟6，判斷導航是否結束，如結束則停止導航，否則返回步驟4。此種方法可在各無人機利用既有自身量測信息進行獨立導航的基礎上，設計適用于視線矢量測量信息動態變化的協同導航方法對導航性能進行進一步優化，有效提高無人機蜂群中無人機的導航精度。

技術領域

本發明屬于定位與導航技術領域，特別涉及一種動態互觀測關系條件下的無人機蜂群協同導航方法。

背景技術

導航技術是無人機實現可靠控制和穩定飛行的關鍵技術之一。傳統無人機主要依靠自身攜帶的組合導航系統，在衛星導航等測量信息的輔助下通過不斷修正慣導誤差進行持續導航。在衛星導航信號干擾或遮蔽條件下，慣導誤差難以得到有效抑制，使得導航性能下降。

由多架微無人機組成的蜂群不僅能夠完成更為豐富的任務，而且有望引入蜂群中無人機之間的視線矢量測量信息，通過蜂群中微無人機的相互協同提高導航性能。但需要考慮各無人機自身既有獨立導航和無人機之間協同導航兩者之間的協調運行，并兼顧各無人機在飛行過程中相互位置變化所引起的視線矢量測量信息數量和實現矢量觀測關系的動態變化。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種動態互觀測關系條件下的無人機蜂群協同導航方法，其可在各無人機利用既有自身量測信息進行獨立導航的基礎上，設計適用于視線矢量測量信息動態變化的協同導航方法對導航性能進行進一步優化，有效提高無人機蜂群中無人機的導航精度。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種動態互觀測關系條件下的無人機蜂群協同導航方法，包括如下步驟：

步驟1，初始化，對無人機蜂群中的無人機按照1～n進行編號；

步驟2，選取無人機蜂群導航狀態量，建立導航狀態方程和獨立導航量測方程；

步驟3，建立協同導航量測方程；

步驟4，無人機蜂群中的無人機分別進行獨立導航解算；

步驟5，無人機蜂群中的無人機分別進行協同導航解算；

步驟6，判斷導航是否結束，如結束則停止導航，否則返回步驟4。

上述步驟2的詳細內容是：

對于其中任意一架無人機i，i∈{1,2,…,n}，導航狀態量表達式為：

其中，φ_E,φ_N,φ_U分別表示無人機i機載慣性導航系統誤差狀態量中的東向平臺誤差角狀態量、北向平臺誤差角狀態量和天向平臺誤差角狀態量；δv_E,δv_N,δv_U分別表示無人機i機載慣性導航系統誤差狀態量中的東向速度誤差狀態量、北向速度誤差狀態量和天向速度誤差狀態量；δL,δλ,δh分別表示無人機i機載慣性導航系統誤差狀態量中的緯度誤差狀態量、經度誤差狀態量和高度誤差狀態量；ε_bx,ε_by,ε_bz，ε_rx,ε_ry,ε_rz分別表示無人機i機載慣性導航系統誤差狀態量中的X軸、Y軸、Z軸方向陀螺常值漂移誤差狀態量和X軸、Y軸、Z軸方向陀螺一階馬爾可夫漂移誤差狀態量；分別表示無人機i機載慣性導航系統誤差狀態量中的X軸、Y軸和Z軸方向加速度計零偏，T為轉置；

導航狀態方程表達式為：