[发明专利]一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优化方法

说明书

本发明公开了一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优化方法，根据集群中各成员的机载卫星导航接收机实测的导航卫星几何精度因子将成员分类为基准成员和待辅助成员；对各基准成员进行独立导航解算，对待辅助成员进行卫星导航参考圆计算；根据卫星导航参考圆，基于水平面投影分析或空间相对角度分析选择最优基准成员与待辅助成员建立协同关系并根据协同关系对待辅助成员进行协同导航解算。本发明能够准确估计卫星导航信息与协同信息构成的互观测虚拟参考域，实现无人集群卫星导航信息与协同信息测量信息的综合优化；直接获取准确的最优信息并建立协同关系，效率高，准确性好，且不受无人集群成员数量、分布及差异的限制，适用性广。

技术领域

本发明涉及无人机导航方法，尤其涉及一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同 导航优化方法。

背景技术

无人载体工作在恶劣条件下时，其自身卫星导航系统的可见卫星较少、几何构型差， 定位精度无法满足协同导航需求。针对卫星导航系统的优化算法主要有选星算法和外部 信息辅助法。常用的传统选星算法包括最佳几何精度因子法、最大矢端四面体体积法等， 其中最佳几何精度衰减因子法和最大矢端四面体体积法通常只能适用于观测4颗卫星的 情况，计算量大，且未全面考虑协同观测信息所处所有观测角度，只粗略筛选优化信息，仍然需要随机抽选，建立的协同关系不是最优；或需要通过遍历计算才能够筛选准确的 最优信息，在卫星导航信息不足情况下仍然无法满足定位精度需求，仅适用于单个载体 的导航，难以用于无人集群的协同导航优化；传统导航过程中也可以利用其它传感器数 据与可用的卫星导航数据融合以提高其可用性，但受到搭载传感器种类的限制，对于无 人集群来说，利用多飞行器间的传感器信息协同提高导航性能的技术发展还不够成熟， 无法有效的进行协同导航优化。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优 化方法以提高无人集群协同导航的精度和效率。

技术方案：本发明的基于互观测虚拟参考域的无人集群协同导航优化方法包括如下 步骤：

(1)根据集群中各成员的机载卫星导航接收机实测的导航卫星几何精度因子将成员分类为基准成员和待辅助成员；

(2)对步骤(1)中得到的各基准成员进行独立导航解算；

(3)对步骤(1)中得到的待辅助成员进行卫星导航参考圆计算；

(4)根据步骤(3)中建立的卫星导航参考圆，基于水平面投影分析或空间相对角度分析选择与待辅助成员建立协同关系的最优基准成员；

(5)根据步骤(4)中建立的协同关系对待辅助成员进行协同导航解算。

所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1)：设定用于集群成员分类的几何精度因子阈值；

(1.2)：记基准成员集合为{V_i}，待辅助成员集合为{V_j}，设定为空集；

(1.3)：集群中各成员利用自身机载卫星导航接收机接收卫星导航信号；

(1.4)：将各成员机载卫星导航接收机当前实测的导航卫星几何精度因子与步骤(1.1)中设定的几何精度因子阈值进行比较；若某成员当前实测导航卫星几何精度因子 小于或等于几何精度因子阈值，则将其加入基准成员集合{V_i}；否则将其加入待辅助成 员集合{V_j}。

步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)：由步骤(1.4)选取的基准成员V_i，利用自身机载卫星导航接收机接收卫星导航信号，获得卫星导航量测信息；