本發(fā)明涉及協(xié)同導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)：

1、強(qiáng)對(duì)抗衛(wèi)星拒止環(huán)境下，由于缺乏穩(wěn)定可靠的外部量測(cè)信息，飛行器自主導(dǎo)航精度會(huì)隨著累積誤差的增大而下降。

2、在衛(wèi)星拒止環(huán)境下，飛行器的導(dǎo)航定位主要依靠自身慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行航跡推算或通過配備的其它相對(duì)測(cè)量傳感器進(jìn)行相對(duì)定位，根據(jù)上述兩種定位結(jié)果在不同場景中的利用方式，拒止環(huán)境下飛行器實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位的手段可以分為三類：一是依靠純慣導(dǎo)系統(tǒng)的航跡推算，從慣導(dǎo)誤差模型的角度出發(fā)降低慣導(dǎo)定位誤差；二是通過飛行器外部量測(cè)信息進(jìn)行相對(duì)定位；三是結(jié)合航跡推算結(jié)果和相對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行融合實(shí)現(xiàn)飛行器協(xié)同導(dǎo)航定位。現(xiàn)有的進(jìn)展中，眾多學(xué)者對(duì)拒止環(huán)境下的協(xié)同導(dǎo)航研究包括具有固定錨點(diǎn)下的相對(duì)協(xié)同導(dǎo)航定位，多飛行器集群部分節(jié)點(diǎn)拒止下的相對(duì)協(xié)同定位，多飛行器集群節(jié)點(diǎn)定位精度的不一致下的協(xié)同定位，小型多飛行器集群全連接拓?fù)湎碌南鄬?duì)協(xié)同導(dǎo)航定位，大型多飛行集群非全連接拓?fù)湎碌南鄬?duì)協(xié)同定位。多飛行器集群協(xié)同導(dǎo)航的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是編隊(duì)構(gòu)型間的幾何拓?fù)潢P(guān)系可以作為協(xié)同任務(wù)下的重要參考信息，利用飛行器間的觀測(cè)信息根據(jù)三角定位原理可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位，在編隊(duì)拓?fù)潢P(guān)系的約束下自適應(yīng)抑制和補(bǔ)償隨著時(shí)間累積的航跡推算誤差，提高相對(duì)定位精度。但是誠然集群相對(duì)定位結(jié)果依然缺乏絕對(duì)空間下的基準(zhǔn)校正，難以避免集群整體出現(xiàn)漂移時(shí)帶來全局導(dǎo)航發(fā)散問題；此外，復(fù)雜場景下傳感器節(jié)點(diǎn)極易遭受損失，導(dǎo)致個(gè)別節(jié)點(diǎn)的航跡推算或觀測(cè)結(jié)果會(huì)存在較大的偏差，若未經(jīng)過信息評(píng)價(jià)直接參與全局融合會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。利用協(xié)同網(wǎng)絡(luò)下各節(jié)點(diǎn)的位置冗余信息對(duì)該節(jié)點(diǎn)的定位結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過自適應(yīng)調(diào)整信息交互融合的權(quán)重可以保證整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度，但與此同時(shí)又提高了系統(tǒng)定位的計(jì)算壓力，這些亟待解決的問題難點(diǎn)制約著拒止環(huán)境下的協(xié)同導(dǎo)航定位領(lǐng)域的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，有效利用由成對(duì)相對(duì)距離測(cè)量組成的距離網(wǎng)絡(luò)信息來提高集群定位精度。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，包括：

3、步驟1，構(gòu)建測(cè)邊網(wǎng)平差模型，利用集群拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的固有距離約束降低距離估計(jì)誤差，實(shí)時(shí)生成高精度距離測(cè)量網(wǎng)絡(luò)；

4、步驟2，基于距離測(cè)量平差理論進(jìn)行協(xié)同相對(duì)定位，充分利用測(cè)邊網(wǎng)平差模型下距離網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集群全局最優(yōu)定位，在提高集群系統(tǒng)的定位精度和魯棒性的同時(shí)，擴(kuò)大局部連接拓?fù)渲袇f(xié)同定位的實(shí)現(xiàn)范圍；

5、步驟3，基于多維縮放技術(shù)和坐標(biāo)配準(zhǔn)技術(shù)，構(gòu)建基于tosa的兩階段協(xié)同定位框架，實(shí)現(xiàn)多飛行器集群絕對(duì)空間坐標(biāo)系高精度定位。

6、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

7、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

8、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

10、(1)針對(duì)協(xié)同定位中距離估計(jì)不準(zhǔn)確所帶來的不確定性，探究了相對(duì)測(cè)量結(jié)果和相對(duì)定位結(jié)果之間的關(guān)系，提出了一種改進(jìn)的距離測(cè)量誤差調(diào)整模型。該模型通過利用集群網(wǎng)絡(luò)中的固有約束來計(jì)算距離測(cè)量及節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)誤差；

11、(2)提出了一種新的飛行器集群測(cè)量平差(tosa)理論，在實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)定位和生成距離網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，擴(kuò)大了局部連接拓?fù)渲袇f(xié)同定位的實(shí)現(xiàn)范圍提高集群系統(tǒng)的定位精度和魯棒性；

12、(3)構(gòu)建了基于tosa的兩階段協(xié)同定位框架，推導(dǎo)了一種經(jīng)典的相對(duì)定位算法，探討了經(jīng)典多維尺度(mds)與坐標(biāo)配準(zhǔn)之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)基于多維尺度(mds)和procrustes分析(pa)方法的精確相對(duì)定位。

技術(shù)特征：

1.一種衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟1，構(gòu)建測(cè)邊網(wǎng)平差模型，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟2，基于距離測(cè)量平差理論的協(xié)同相對(duì)定位，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟3，基于多維縮放技術(shù)和坐標(biāo)配準(zhǔn)技術(shù)，構(gòu)建基于tosa的兩階段協(xié)同定位框架，實(shí)現(xiàn)多飛行器集群絕對(duì)空間坐標(biāo)系高精度定位，具體為：

5.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4中任一所述方法的步驟。

6.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4中任一所述方法的步驟。

7.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4中任一所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星拒止環(huán)境下多飛行器協(xié)同自主導(dǎo)航方法，包括：構(gòu)建測(cè)邊網(wǎng)平差模型，利用集群拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中的固有距離約束降低距離估計(jì)誤差，實(shí)時(shí)生成高精度距離測(cè)量網(wǎng)絡(luò)；基于距離測(cè)量平差理論進(jìn)行協(xié)同相對(duì)定位，充分利用測(cè)邊網(wǎng)平差模型下距離網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集群全局最優(yōu)定位，在提高集群系統(tǒng)的定位精度和魯棒性的同時(shí)，擴(kuò)大局部連接拓?fù)渲袇f(xié)同定位的實(shí)現(xiàn)范圍；基于多維縮放技術(shù)和坐標(biāo)配準(zhǔn)技術(shù)，構(gòu)建基于TOSA的兩階段協(xié)同定位框架，實(shí)現(xiàn)多飛行器集群絕對(duì)空間坐標(biāo)系高精度定位。該方法有效利用由成對(duì)相對(duì)距離測(cè)量組成的距離網(wǎng)絡(luò)信息來提高集群定位精度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳偉,錢夢(mèng)浩,孫瑞勝,馬曉毓,曹嘉榮,薛雙全,盧亭旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15