一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法
2023-12-11 00:41:57 3
專利名稱：一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法
技術領域：
本發明涉及一種導航定位技術，具體涉及一種多水面無人艇協同定位方法。
背景技術：
水面無人艇以其體積小、機動性強、成本低等優勢在海洋開發中起著越來越大的作用。由於定位能力是多無人艇協同作業的基礎，多艇協同作業是提高作業能力的必要手段。所以有必要研究多水面無人艇協同定位方法。如果多無人艇之間存在直接相對觀測或者間接相對觀測，那麼通過一定的信息交換，就可以實現平臺間定位信息的共享，達到提高多艇整體定位能力的目的，這種定位方法稱為協同定位。協同定位具有下列優勢:可以利用系統中某些艇的高精度定位信息，可以提高整體的定位精度；由於系統中只有某些艇配備了高精度導航設備，提供高精度定位信息，所以降低了系統成本；可以使得系統中每艘艇都具有誤差有界的定位能力；當某些艇由於傳感器或環境因素喪失獨立定位能力時，協同定位可以在一定程度上恢復這些平臺的定位能力。由於多艇協同定位時，各艇之間存在著相對觀測並且通過通信傳輸定位信息，所以通信延遲必然會對協同定位精度造成一定的影響，如果不進行補償，這種影響會隨著多無人艇間距的增大而增大。
發明內容
本發明是為了實現多水面無人艇的高精度協同定位，從而提供一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法。一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法，它由以下步驟實現:步驟一、接收艇採集發送艇發送的相對定位信息，所述相對定位信息包括:接收艇與發送艇的距離信息r和發送艇的位置信息，即:發送艇相對於起始點的相對位置信息(xa、ya)；接收艇採集自身的航推定位信息:所述航推定位信息包括航速Vb和航向角速度
Wb ;步驟二、通過接收艇自身攜帶的世界標準時間系統以及步驟一中採集到的相對定位信息中加載的時間戳，接收艇計算本次接收的信息延時時間，並與濾波周期比較，獲得本次接收的相對定位信息延遲步長N，N為實數；步驟三、利用步驟一採集的相對定位信息，建立基於延遲步長N的協同定位系統狀態方程；系統狀態方程為:X (k+Ι) = Φ (k)X(k)；其中:X(k+7)為Tk]時刻系統狀態量，X(k)為Tk時刻系統狀態量，Φ (k)為Tk時刻系統矩陣；
其中:
權利要求
1.種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法，其特徵是:它由以下步驟實現: 步驟一、接收艇採集發送艇發送的相對定位信息，所述相對定位信息包括:接收艇與發送艇的距離信息r和發送艇的位置信息，即:發送艇相對於起始點的相對位置信息(xa、ya)； 接收艇採集自身的航推定位信息:所述航推定位信息包括航速Vb和航向角速度Wb ；步驟二、通過接收艇自身攜帶的世界標準時間系統以及步驟一中採集到的相對定位信息中加載的時間戳，接收艇計算本次接收的信息延時時間，並與濾波周期比較，獲得本次接收的相對定位信息延遲步長N，N為實數； 步驟三、利用步驟一採集的相對定位信息，建立基於延遲步長N的協同定位系統狀態方程； 系統狀態方程為:X(k+1) = Φ (k)X(k)； 其中:X(k+l)為Tlri時刻系統狀態量，X(k)為Tk時刻系統狀態量，Φ (k)為Tk時刻系統矩陣；其中:
2.據權利要求1所述的一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法，具特徵在於步驟六中獲得的延時階段基於不同時刻狀態估計的均方誤差矩陣M是基於Kalman濾波方程實現的；所述Kalman濾波方程為:
全文摘要
一種基於通信延時補償的多水面無人艇協同定位方法，涉及一種導航定位技術。它實現了多水面無人艇的高精度協同定位。其方法接收艇採集發送艇發送的相對定位信息以及自身的航推定位信息；利用相對定位信息中加載的時間戳計算信息延遲步長；並建立協同定位系統狀態方程；利用狀態量計算接收艇狀態轉移矩陣以及延時階段基於不同時刻狀態估計的均方誤差矩陣；利用累積計算的接收艇狀態轉移矩陣，建立協同定位系統量測方程；利用累積計算的不同時刻狀態估計均方誤差矩陣，計算最小方差估計下的濾波增益矩陣；利用濾波增益矩陣，計算系統狀態均方誤差矩陣；對協同定位系統由於通信延時造成的定位誤差進行估計補償。本發明適用於多水面無人艇協同定位。
文檔編號G01C21/12GK103090864SQ20131004573
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者高偉, 楊建 , 於強, 徐博, 劉菊, 史宏洋, 陳春, 夏秀瑋 申請人:哈爾濱工程大學