一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法.pdf

(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CN108151737A(43)申请公布日2018.06.12(21)申请号201711371353.2(22)申请日2017.12.19(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王融熊智刘建业曹宇轩李传意孙瑶洁景羿铭(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人葛潇敏(51)Int.Cl.G01C21/16(2006.01)G01C21/20(2006.01)G01S19/47(2010.01)G05D1/10(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法(57)摘要本发明公开一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法，包括如下步骤：步骤1，初始化，对无人机蜂群中的无人机按照1～n进行编号；步骤2，选取无人机蜂群导航状态量，建立导航状态方程和独立导航量测方程；步骤3，建立协同导航量测方程；步骤4，无人机蜂群中的无人机分别进行独立导航解算；步骤5，无人机蜂群中的无人机分别进行协同导航解算；步骤6，判断导航是否结束，如结束则停止导航，否则返回步骤4。此种方法可在各无人机利用既有自身量测信息进行独立导航的基础上，设计适用于视线矢量测量信息动态变化的协同导航方法对导航性能进行进一步优化，有效提高无人机蜂群中无人机的导航精度。CN108151737ACN108151737A权利要求书1/3页1.一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，初始化，对无人机蜂群中的无人机按照1～n进行编号；步骤2，选取无人机蜂群导航状态量，建立导航状态方程和独立导航量测方程；步骤3，建立协同导航量测方程；步骤4，无人机蜂群中的无人机分别进行独立导航解算；步骤5，无人机蜂群中的无人机分别进行协同导航解算；步骤6，判断导航是否结束，如结束则停止导航，否则返回步骤4。2.如权利要求1所述的一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法，其特征在于：所述步骤2的详细内容是：对于其中任意一架无人机i，i∈{1,2,…,n}，导航状态量表达式为：其中，φE,φN,φU分别表示无人机i机载惯性导航系统误差状态量中的东向平台误差角状态量、北向平台误差角状态量和天向平台误差角状态量；δvE,δvN,δvU分别表示无人机i机载惯性导航系统误差状态量中的东向速度误差状态量、北向速度误差状态量和天向速度误差状态量；δL,δλ,δh分别表示无人机i机载惯性导航系统误差状态量中的纬度误差状态量、经度误差状态量和高度误差状态量；εbx,εby,εbz，εrx,εry,εrz分别表示无人机i机载惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴、Z轴方向陀螺常值漂移误差状态量和X轴、Y轴、Z轴方向陀螺一阶马尔可夫漂移误差状态量；分别表示无人机i机载惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴和Z轴方向加速度计零偏，T为转置；导航状态方程表达式为：Xi(k)＝Φi(k,k-1)Xi(k-1)+Γi(k,k-1)Wi(k-1)其中，Φi(k-1)为tk-1时刻至tk时刻系统的状态转移矩阵，Wi(k-1)为tk时刻系统的噪声矢量，Γi(k,k-1)为tk-1时刻至tk时刻系统的噪声驱动矩阵；Xi(k-1)为tk-1时刻无人机i机载惯性导航系统误差状态量，Xi(k)为tk时刻无人机i机载惯性导航系统误差状态量；独立导航量测方程表达式为：Zi(k)＝Hi(k)Xi(k)+Vi(k)其中Zi(k)为tk时刻无人机i惯导输出的飞行器速度矢量，Vi(k)为tk时刻无人机i的卫星导航接收机噪声，其协方差矩阵为Ri(k)，Hi(k)为tk时刻无人机i的惯性/卫星组合量测矩阵。3.如权利要求1所述的一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法，其特征在于：所述步骤3中，协同导航量测方程的表达式为：Zij(k)＝Hij(k)Xi(k)+Vij(k)其中Zij(k)为tk时刻无人机j对于无人机i的协同导航位置偏差，Vij(k)为tk时刻无人机j对于无人机i的协同导航位置偏差测量噪声，Hij(k)为tk时刻无人机j对于无人机i的协同导航量测矩阵，其表达式为：Hij＝[03×6diag[RNRM1]03×9]其中RN为无人机i所在当地卯酉圈曲率半径，RM为无人机i所在当地子午圈曲率半径，hi2CN108151737A权利要求书2/3页为无人机i所在高度。4.如权利要求1所述的一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法，其特征在于：所述步骤4的详细内容是：对于其中任意一架无人机i，i∈{1,2,…,n}，独立导航解算包括如下子步骤：步骤41，采集惯性器件数据，进行惯性导航解算；步