[发明专利]一种基于鲁棒信息滤波的AUV协同导航方法

说明书

本发明提供的是一种基于鲁棒信息滤波的AUV协同导航方法。建立描述AUV导航系统的状态方程和量测方程；对主AUV进行状态估计，并在有数据包传递给从AUV的时刻将当前时刻信息保存到状态向量中；在数据包传递结束后对状态向量进行信息边缘化处理；对从AUV进行基于鲁棒信息滤波的状态估计，并进行数据接收和处理，进行距离量测更新；首先进行鲁棒滤波过程对距离量测噪声进行修正，接着再进行量测更新过程；对状态向量进行信息边缘化处理；对主、从AUV的信息滤波状态恢复，得到AUV的导航信息。本发明解决了水声通信中量测噪声异常造成的AUV定位精度低的问题，避免了导航信息发散，实现了协同导航的高精度实时定位的目标。

技术领域

本发明涉及的是一种AUV协同导航方法，属于一种非线性滤波及协同导航方法。

背景技术

自主水下航行器(Autonomous underwater vehicles,AUV)是人类开发海洋环境的重要工具，随着探索活动的深入，应用单体航行器执行任务已经不能满足实际要求。多水下航行器协同作业依靠其强大的优势而受到越来越多的重视。受限于复杂多变的水下环境，多水下航行器高精度导航问题是航行器协同作业系统亟待解决的首要问题。集中式协同导航方法将各个AUV原始的量测信息输送至融合中心处理，在融合中心进行数据融合过程，结构的灵活性差，无法对导航数据进行实时操作，实用性不强，一旦融合中心故障，整个系统都会瘫痪。

为了解决集中式协同导航的问题，研究人员提出了分布式协同导航结构。分布式协同导航方法将各个AUV的量测信息在各自平台上进行实时处理，并充分利用了AUV之间的距离量测信息，对于实时导航来说是更好的选择。

目前，人们在分布式协同导航技术领域的研究处于探索阶段，所用到的滤波方法大多建立在系统量测噪声精确并且为高斯分布的前提下。但是，在AUV在水下作业时，异常杂波会对量测信息产生很大影响，并且在很多时候噪声呈现厚尾分布特性，势必造成状态估计精度下降，严重的情况下可能会造成协同导航算法定位误差发散。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够避免导航信息发散，实现协同导航的高精度实时定位的基于鲁棒信息滤波的AUV协同导航方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：建立描述AUV导航系统的状态方程和量测方程；

步骤二：对主AUV进行基于鲁棒信息滤波的状态估计，并在有数据包传递给从AUV的时刻将当前时刻信息保存到状态向量中；在数据包传递结束后对状态向量进行信息边缘化处理；

步骤三：对从AUV进行基于鲁棒信息滤波的状态估计，并在有主AUV传递的数据包到达的时刻进行数据接收和处理，进行距离量测更新；在进行量测更新时，首先进行鲁棒滤波过程对距离量测噪声进行修正，接着再进行量测更新过程；在接收到的数据包被处理后对状态向量进行信息边缘化处理；

步骤四：对主、从AUV的信息滤波状态恢复，得到AUV的导航信息。

本发明还可以包括：

1、所述建立描述AUV导航系统的状态方程和量测方程具体包括：非线性的系统模型为：