[发明专利]一种单领队异质低成本无人飞行器编队协同定位方法

说明书

本发明针对目前理论研究尚不充分的低成本异质编队协同定位技术，公开了一种单领队异质低成本无人飞行器编队协同定位方法。该方法首先构建领队‑跟随架构下的数据链通信关系，在此基础上根据数据链测得的无人飞行器间相对距离构建非线性方程组，利用结合惯性导航信息的粒子群方法求解编队中低成本无人飞行器位置。该方法所解算的协同定位信息可施用于多种类型协同任务，适用性良好，可通过改进搜索方法提升解算速度和精度，易于配合各种集中式协同任务的需求。

技术领域

本发明涉及一种单领队异质低成本无人飞行器编队协同定位方法。

背景技术

传统的单兵作战在日益复杂的对抗环境下受到多方掣肘，难以实现成功突防。通过组网形成功能互补、资源共享的协同作战因其群体综合作战效能广受重视。相比于高性能无人飞行器的一损俱损，无人飞行器编队协同能够实现多重保险，在丰富作战样式的同时为突防成功提供更多可能性。

然而，通过编队作战虽然能提升综合作战效能、提高任务成功率，经济损耗也会随之加大，考虑到产能和成本，无人飞行器的低成本化至关重要。导引头作为无人飞行器的“眼睛”能够确定自身和目标之间的相对关系，在末制导阶段直接决定目标捕获，但另一方面导引头高昂的造价占全飞行器成本的1/3，因此降低导引头成本是无人飞行器编队协同提升性价比的重要环节。

另一方面，GPS拒止或降级的战场环境对无人飞行器自身的导航、制导系统性能又提出了更高的要求，传统的惯性导航系统虽然具有低成本、高自主性的优势但误差相对较大，因此，如何在保证甚至提升性能的同时降低成本使得无人飞行器编队协同的低成本化发展陷入两难。

目前，对低成本异质无人飞行器编队协同定位的理论研究成果鲜有报道，已经严重影响了无人飞行器编队协同的低成本化，如何利用无人飞行器间数据链通信实现异质编队中的低成本无人飞行器协同定位急需进行理论突破。因此，本发明提出一种单领队异质低成本无人飞行器编队协同定位方法。

发明内容

针对目前理论研究尚不充分的低成本异质编队协同定位技术，本发明在领队-跟随通信架构下，提供一种基于数据链通信的异质编队协同定位方法。该方法首先构建领队-跟随架构下的数据链通信关系，在此基础上根据数据链测得的无人飞行器间相对距离构建非线性方程组，利用结合惯性导航信息的粒子群方法求解编队中低成本无人飞行器位置。该方法所解算的协同定位信息可施用于多种类型协同任务，适用性良好。

按以下设计步骤对本发明作详细说明。

步骤一、构建单领队低成本异质无人飞行器编队数据链通信网络

高性能领队M₀实时更新准确位置坐标为(x⁰，y⁰，z⁰)。

7个装配有低成本惯性导航系统的跟随飞行器依次记为M_i(i＝1，2，...，7)，对应真实坐标位置未知记为(xⁱ，yⁱ，zⁱ)。低成本无人飞行器装配误差上界为E_m惯性导航系统，可以实现自身的粗略定位，记为

数据链通信网络结构如图1所示。单领队保证与所有编队跟随飞行器之间的联通，7个编队跟随无人飞行器之间保证无向全连通，即无人飞行器编队所有飞行器间距均可通过数据链测距获取并传递至领队进行计算处理。数据链测量获得飞行器间距为其中R^ij＝R^ji。

步骤二、构建单领队低成本异质无人飞行器编队协同定位方程组

首先，令X＝(x¹，x²，...，x⁷，y¹，...，y⁷，z¹，...，z⁷)，整理异质无人飞行器编队协同定位非线性向量如下