[发明专利]一种用于无人机蜂群协同导航的完好性保护水平优化方法

说明书

本发明公开了一种用于无人机蜂群协同导航的完好性保护水平优化方法，利用无人机蜂群协同信息辅助进行完好性保护水平优化；结合各卫星导航系统与协同辅助信息测量特性的差异，建立协同辅助信息的观测模型导航完好性保护水平计算方法，并通过多种导航模式之间的自动切换，有效利用协同辅助信息实现完好性保护水平的优化。该方法能够有效提高无人机蜂群协同导航的可靠性。

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种用于无人机蜂群协同导航的完好性保护水平优化方法。

背景技术

在无人机蜂群导航过程中，可能出现仅依靠卫星导航系统提供的保护水平无法满足协同导航需求或者在特殊情况下无法获得足够的导航卫星的情况，此时卫星接收机无法检测和排除故障卫星，飞行器定位误差将增大，使无人机蜂群导航精度下降。协同导航技术利用多飞行器间的传感器信息，实现多飞行器间的信息协同，可辅助卫星导航接收机进行故障检测和排除。但是，在故障检测前，同样需要考虑卫星和飞行器共同构成的几何分布的影响，当几何条件不佳时，可能导致漏检。因此在故障检测之前，首先要判定卫星与飞行器共同构成几何条件是否满足故障检测的最大漏检率需求，保证飞行器信息辅助故障检测的可用性，给出系统的完好性保证。

现有完好性方法通常适用于只采用卫星导航系统的情况，无法有效利用无人机蜂群成员之间协同信息来提高导航完好性水平，从而造成了协同辅助信息的浪费。如果直接应用完好性保护方法，也无法处理无人机蜂群协同辅助信息与卫星导航测量信息的差异特性，缺少对于多个成员协同辅助信息的处理方法，无法实现完好性水平的优化。

发明内容

发明目的：为解决现有技术存在协同辅助信息浪费、无法实现完好性水平的优化等问题，本发明提供了一种用于无人机蜂群协同导航的完好性保护水平优化方法。

技术方案：本发明提供了一种用于无人机蜂群协同导航的完好性保护水平优化方法，包括如下步骤：

步骤1：令当前时刻为t，以当前时刻无人机蜂群几何中心为原点，建立无人机蜂群中心坐标系；

步骤2：无人机蜂群各成员根据自身的机载惯导系统，获取自身在地理坐标系下的位置矢量，并将其转换至无人机蜂群中心坐标系中；

步骤3：无人机蜂群的n个成员分别通过自身的机载卫星导航接收机接收导航卫星信号，从而确定当前各自可用导航卫星的个数，并通过导航卫星星历获取当前时刻每个成员的所有可用导航卫星在地球固联直角坐标系的位置矢量，并将其转换至无人机蜂群中心坐标系中；

步骤4：无人机蜂群的n个成员根据自身的自机载无线电协同通信范围，确定各成员的可用协同成员，得到各成员的可用协同成员集合；

步骤5：计算每个成员的可用导航卫星数和可用协同成员数之和，根据每个成员的可用导航卫星数和可用协同成员数之和，判断每个成员机载导航系统的完好性保护是否可以用；针对任意一个成员k，k＝1，2，3，…，n；若该成员的机载导航系统的完好性保护可用，则该成员的导航系统执行步骤6；若该成员的机载导航系统的完好性保护不可用，则将该成员完好性保护功能失效的信息输出至飞行管理系统，并将该成员从其它成员的可用协同成员集合中去除，同时该成员的导航系统执行步骤22；

步骤6：对成员k进行辅助记录信息初始化，成员k当前辅助成员数量为c_k,初始的c_k＝0，成员k当前辅助成员集合为U_k,U_k初始为空集；

步骤7：对成员k进行观测模型初始化，成员k初始的观测模型表达式为：

其中为成员k到其可用导航卫星中的第i个导航卫星的方向余弦，i＝1，2，…，m_k；其中m_k为成员k的可用导航卫星的数量；初始的观测模型中c_k＝0；