[发明专利]一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于定位与导航技术领域，特别涉及一种动态互观测关系条件下的无人机蜂群协同导航方法。

背景技术

导航技术是无人机实现可靠控制和稳定飞行的关键技术之一。传统无人机主要依靠自身携带的组合导航系统，在卫星导航等测量信息的辅助下通过不断修正惯导误差进行持续导航。在卫星导航信号干扰或遮蔽条件下，惯导误差难以得到有效抑制，使得导航性能下降。

由多架微无人机组成的蜂群不仅能够完成更为丰富的任务，而且有望引入蜂群中无人机之间的视线矢量测量信息，通过蜂群中微无人机的相互协同提高导航性能。但需要考虑各无人机自身既有独立导航和无人机之间协同导航两者之间的协调运行，并兼顾各无人机在飞行过程中相互位置变化所引起的视线矢量测量信息数量和实现矢量观测关系的动态变化。

发明内容

本发明的目的，在于提供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。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

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。

上述步骤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，φ_E,φ_N,φ_U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；δv_E,δv_N,δv_U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；ε_bx,ε_by,ε_bz，ε_rx,ε_ry,ε_rz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：