集群無人機協(xié)同導(dǎo)航構(gòu)型優(yōu)選方法

馬銘江, 熊 智,2, 王 融,2, 陳明星

(1.南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院導(dǎo)航研究中心,南京 211000; 2.先進飛行器導(dǎo)航、控制與健康管理工業(yè)和信息化部重點實驗室信息化部重點實驗室,南京 211000; 3.安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院,安徽 蕪湖 241000)

0 引言

近年來,由多架無人機構(gòu)成的無人機集群受到更多的關(guān)注,可被用于無人偵察、空中與地面監(jiān)視等作戰(zhàn)場景,在執(zhí)行危險和復(fù)雜任務(wù)的能力方面具有突出的優(yōu)勢[1]。因此,開展集群無人機協(xié)同導(dǎo)航方法研究,充分發(fā)揮集群無人機的協(xié)同效能,成為了目前國內(nèi)外在該領(lǐng)域的主流研究方向[2-3]。

準確的導(dǎo)航信息是集群無人機實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)的關(guān)鍵。在多數(shù)環(huán)境下,集群無人機中的所有無人機均可依賴于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)來獲得導(dǎo)航定位信息。然而,當集群無人機中的部分無人機因自身器件故障或外部環(huán)境干擾而無法接收衛(wèi)星信號時,該無人機的導(dǎo)航定位精度將會受到影響。此外,在衛(wèi)星拒止環(huán)境中,集群無人機之間的信息交互則是隊形維持和避免碰撞的前提[4],各無人機之間可以通過協(xié)同測距信息的測量進行信息交互,提升集群無人機導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

集群無人機機間距離測量和信息傳輸可采用超寬帶(UWB)及數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)實現(xiàn)。文獻[5]提出了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)/數(shù)據(jù)鏈緊組合方案,在觀測條件不足的情況下提升組合導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度;文獻[6]研究了超寬帶點對點無線電測距的無人機相對導(dǎo)航方法;文獻[7]建立了GNSS拒止下無人機與無人車的協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng),利用無人車之間點對點無線電測距改善了無人機的定位精度。……