专利名称：一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法
技术领域：
本发明涉及一种导航定位技术，具体涉及一种多水面无人艇协同定位方法。
背景技术：
水面无人艇以其体积小、机动性强、成本低等优势在海洋开发中起着越来越大的作用。由于定位能力是多无人艇协同作业的基础，多艇协同作业是提高作业能力的必要手段。所以有必要研究多水面无人艇协同定位方法。如果多无人艇之间存在直接相对观测或者间接相对观测，那么通过一定的信息交换，就可以实现平台间定位信息的共享，达到提高多艇整体定位能力的目的，这种定位方法称为协同定位。协同定位具有下列优势:可以利用系统中某些艇的高精度定位信息，可以提高整体的定位精度；由于系统中只有某些艇配备了高精度导航设备，提供高精度定位信息，所以降低了系统成本；可以使得系统中每艘艇都具有误差有界的定位能力；当某些艇由于传感器或环境因素丧失独立定位能力时，协同定位可以在一定程度上恢复这些平台的定位能力。由于多艇协同定位时，各艇之间存在着相对观测并且通过通信传输定位信息，所以通信延迟必然会对协同定位精度造成一定的影响，如果不进行补偿，这种影响会随着多无人艇间距的增大而增大。
发明内容
本发明是为了实现多水面无人艇的高精度协同定位，从而提供一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法。一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法，它由以下步骤实现:步骤一、接收艇采集发送艇发送的相对定位信息，所述相对定位信息包括:接收艇与发送艇的距离信息r和发送艇的位置信息，即:发送艇相对于起始点的相对位置信息(xa、ya)；接收艇采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 ;步骤二、通过接收艇自身携带的世界标准时间系统以及步骤一中采集到的相对定位信息中加载的时间戳，接收艇计算本次接收的信息延时时间，并与滤波周期比较，获得本次接收的相对定位信息延迟步长N，N为实数；步骤三、利用步骤一采集的相对定位信息，建立基于延迟步长N的协同定位系统状态方程；系统状态方程为:X (k+Ι) = Φ (k)X(k)；其中:X(k+7)为Tk]时刻系统状态量，X(k)为Tk时刻系统状态量，Φ (k)为Tk时刻系统矩阵；
其中:
权利要求
1.种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法，其特征是:它由以下步骤实现: 步骤一、接收艇采集发送艇发送的相对定位信息，所述相对定位信息包括:接收艇与发送艇的距离信息r和发送艇的位置信息，即:发送艇相对于起始点的相对位置信息(xa、ya)； 接收艇采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 ；步骤二、通过接收艇自身携带的世界标准时间系统以及步骤一中采集到的相对定位信息中加载的时间戳，接收艇计算本次接收的信息延时时间，并与滤波周期比较，获得本次接收的相对定位信息延迟步长N，N为实数； 步骤三、利用步骤一采集的相对定位信息，建立基于延迟步长N的协同定位系统状态方程； 系统状态方程为:X(k+1) = Φ (k)X(k)； 其中:X(k+l)为Tlri时刻系统状态量，X(k)为Tk时刻系统状态量，Φ (k)为Tk时刻系统矩阵；其中:
2.据权利要求1所述的一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法，具特征在于步骤六中获得的延时阶段基于不同时刻状态估计的均方误差矩阵M是基于Kalman滤波方程实现的；所述Kalman滤波方程为:
全文摘要
一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法，涉及一种导航定位技术。它实现了多水面无人艇的高精度协同定位。其方法接收艇采集发送艇发送的相对定位信息以及自身的航推定位信息；利用相对定位信息中加载的时间戳计算信息延迟步长；并建立协同定位系统状态方程；利用状态量计算接收艇状态转移矩阵以及延时阶段基于不同时刻状态估计的均方误差矩阵；利用累积计算的接收艇状态转移矩阵，建立协同定位系统量测方程；利用累积计算的不同时刻状态估计均方误差矩阵，计算最小方差估计下的滤波增益矩阵；利用滤波增益矩阵，计算系统状态均方误差矩阵；对协同定位系统由于通信延时造成的定位误差进行估计补偿。本发明适用于多水面无人艇协同定位。
文档编号G01C21/12GK103090864SQ20131004573
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者高伟, 杨建 , 于强, 徐博, 刘菊, 史宏洋, 陈春, 夏秀玮 申请人:哈尔滨工程大学