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一種大規(guī)模編隊相對導航方法

文檔序號:5845603閱讀:266來源:國知局
專利名稱:一種大規(guī)模編隊相對導航方法
技術領域
本發(fā)明涉及相對導航領域。
背景技術
相對導航是編隊任務的一項關鍵技術,但目前多數(shù)的導航方法都需要復雜的導航 設備。多數(shù)導航算法都是針對同步測量信息的,對于測量信息間存在時間差(例如時分多 址方式)的導航方法目前還未研究。而且,所有的導航方法都是針對某一種具體情況而設 計的,能包容多個導航成員、適應多種狀況的導航方法還未出現(xiàn),為此,需要設計滿足多任 務、能夠適應不同條件的、簡單可靠的相對導航模擬軟件。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的相對導航技術不能處理存在時間差的情況,并且不能包容
多個導航成員、適應多種狀況的問題,提供一種大規(guī)模編隊相對導航方法。 —種大規(guī)模編隊相對導航方法是基于下述系統(tǒng)實現(xiàn)的,所述系統(tǒng)由多個編隊成員
組成,所述每個編隊成員包括網(wǎng)絡設備、導航設備、網(wǎng)絡通信單元和核心算法單元,所述網(wǎng)
絡設備由網(wǎng)控器及網(wǎng)絡連接設備組成,所述核心算法單元由數(shù)據(jù)解釋模塊、算法調度模塊、
初值估計模塊和濾波算法模塊組成,網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)輸入/輸出口與網(wǎng)絡通信單元的網(wǎng)絡
數(shù)據(jù)輸入/輸出口相連,導航設備的數(shù)據(jù)輸出口與網(wǎng)絡通信單元的導航數(shù)據(jù)輸入口相連,
網(wǎng)絡通信單元的數(shù)據(jù)輸出口與數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸出
口與算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸出口同時與初值估計模塊數(shù)
據(jù)輸入口和濾波算法模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,初值估計模塊數(shù)據(jù)輸出口和濾波算法模塊的
數(shù)據(jù)輸出口同時與網(wǎng)絡通信單元的數(shù)據(jù)輸入口相連; 基于上述系統(tǒng)的大規(guī)模編隊的相對導航方法的具體流程如下 步驟A、網(wǎng)絡設備接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù),并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡通信單元,
網(wǎng)絡通信單元將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解釋模塊; 步驟B、數(shù)據(jù)解釋模塊對接收到的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)存儲順序進行解碼獲得解碼數(shù)據(jù), 并將對應數(shù)據(jù)賦值給對應變量,數(shù)據(jù)解釋模塊將解碼數(shù)據(jù)發(fā)送給算法調度模塊;
所述解碼數(shù)據(jù)包含指定的相對導航坐標系的坐標原點0和從編隊成員中選出的n 個導航基站信息,所述導航基站信息為相對于坐標原點0的位置Os'和速度0v',所述位 置0s'和速度0v'由其他導航設備給出,其中0《n《3; 步驟C、算法調度模塊根據(jù)解碼數(shù)據(jù)對應的節(jié)點號,判斷出該組數(shù)據(jù)對應的編隊成 員,將相應的數(shù)據(jù)傳遞給該編隊成員,對所述編隊成員進行導航,并且判斷導航基站的數(shù)目 n,如果n > 2,執(zhí)行步驟D,否則,即n《1 ,執(zhí)行步驟E ;
步驟D、采用導航基站相對導航方法,具體步驟為 步驟Dl、在指定的坐標系中,將n個導航基站相對于坐標原點0的位置Os'作為 其他編隊成員進行相對導航的基準;
步驟D2、判斷本節(jié)點是否為導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟D8,否則,執(zhí)行步驟D3 ;
步驟D3、采用相對導航判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組 數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟D4,否則,執(zhí)行 步驟D5 ; 步驟D4、初值估計模塊根據(jù)導航基站的位置和本節(jié)點與導航基站的距離測量值, 按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員相對于坐標原點0的位置0s和速度0v,然后執(zhí)行 步驟D8 ; 步驟D5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果0s'和Ov',根 據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Os和速度Ov進行預 測,獲得預測結果; 步驟D6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與n個導航基站進行通信,并得到本編隊成 員與n個導航基站的n個距離測量值; 步驟D7、濾波算法模塊通過步驟D6中的n個距離測量值對步驟D5中的預測結果 進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員相對于坐標原點0的位置Os和速度Ov的最優(yōu) 估計結果Os'和Ov'; 步驟D8、輸出本節(jié)點對應編隊成員相對于坐標原點0的位置0s'和速度Ov',完 成當前周期該節(jié)點的導航; 步驟E、采用虛擬導航基站相對導航方法,具體過程為 步驟E1、放棄指定的坐標系,不再使用導航基站進行導航,從編隊成員中任意選出 2個編隊成員作為虛擬導航基站,選擇其中一個虛擬導航基站作為坐標原點(O,O),另一個 虛擬導航基站在橫軸x軸上,位置為(Xs' ,O),建立新坐標系; 步驟E2、判斷本節(jié)點是否為虛擬導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟E8,否則,則執(zhí)行 步驟E3 ; 步驟E3、判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長 時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟E4,否則,執(zhí)行步驟E5 ;
步驟E4、初值估計模塊根據(jù)虛擬導航基站在虛擬坐標系中的位置和本節(jié)點與虛擬 導航基站的距離測量值,按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置 Xs和速度Xv,然后執(zhí)行步驟E8 ; 步驟E5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果Xs'和Xv',根 據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Xs和速度Xv進行預 測,獲得預測結果; 步驟E6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與2個虛擬導航基站進行通信,并得到本編 隊成員分別與2個虛擬導航基站的2個距離測量值; 步驟E7、濾波算法模塊根據(jù)通過步驟E6獲得的2個距離測量值對步驟E5中的預 測結果進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員在步驟E1中所述虛擬坐標系中的位置 Xs和速度Xv的最優(yōu)估計結果Xs'和Xv'; 步驟E8、輸出本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置Xs'和速度Xv',完 成當前周期該節(jié)點的導航。 所述過程為一個周期的工作過程,下一周期的數(shù)據(jù)到來時,繼續(xù)按上述步驟對相應節(jié)點進行導航。 本發(fā)明提出一種應用于大規(guī)模艦船和飛機編隊的相對導航方法,由于編隊成員間 需要通信,則可通過信號的傳播時間獲得成員間的相對距離,以此作為測量信息的相對導 航方法不僅可以降低編隊成員的成本和重量,而且原理簡單,易于實現(xiàn),可以根據(jù)編隊中遇 到的不同情況進行自動調節(jié),實現(xiàn)多情況下的相對導航。


圖1為每個編隊成員的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的大規(guī)模編隊相對導航方法的 流程圖。圖3采用導航基站相對導航方法流程圖。圖4為采用虛擬導航基站相對導航方法 流程圖。圖5為本發(fā)明的相對導航方法中一個編隊成員的界面顯示示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式,一種大規(guī)模編隊相 對導航方法是基于下述系統(tǒng)實現(xiàn)的,所述系統(tǒng)由多個編隊成員組成,所述每個編隊成員包 括網(wǎng)絡設備、導航設備、網(wǎng)絡通信單元和核心算法單元,所述網(wǎng)絡設備由網(wǎng)控器及網(wǎng)絡連接 設備組成,所述核心算法單元由數(shù)據(jù)解釋模塊、算法調度模塊、初值估計模塊和濾波算法模 塊組成,網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)輸入/輸出口與網(wǎng)絡通信單元的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)輸入/輸出口相連,導航 設備的數(shù)據(jù)輸出口與網(wǎng)絡通信單元的導航數(shù)據(jù)輸入口相連,網(wǎng)絡通信單元的數(shù)據(jù)輸出口與 數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸出口與算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸入 口相連,算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸出口同時與初值估計模塊數(shù)據(jù)輸入口和濾波算法模塊的數(shù) 據(jù)輸入口相連,初值估計模塊數(shù)據(jù)輸出口和濾波算法模塊的數(shù)據(jù)輸出口同時與網(wǎng)絡通信單 元的數(shù)據(jù)輸入口相連; 基于上述系統(tǒng)的大規(guī)模編隊的相對導航方法的具體流程如下 步驟A、網(wǎng)絡設備接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù),并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡通信單元,
網(wǎng)絡通信單元將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解釋模塊; 步驟B、數(shù)據(jù)解釋模塊對接收到的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)存儲順序進行解碼獲得解碼數(shù)據(jù), 并將對應數(shù)據(jù)賦值給對應變量,數(shù)據(jù)解釋模塊將解碼數(shù)據(jù)發(fā)送給算法調度模塊;
所述解碼數(shù)據(jù)包含指定的相對導航坐標系的坐標原點0和從編隊成員中選出的n 個導航基站信息,所述導航基站信息為相對于坐標原點0的位置Os'和速度0v',所述位 置0s'和速度0v'由其他導航設備給出,其中0《n《3; 步驟C、算法調度模塊根據(jù)解碼數(shù)據(jù)對應的節(jié)點號,判斷出該組數(shù)據(jù)對應的編隊成 員,將相應的數(shù)據(jù)傳遞給該編隊成員,對所述編隊成員進行導航,并且判斷導航基站的數(shù)目 n,如果n > 2,執(zhí)行步驟D,否則,即n《1 ,執(zhí)行步驟E ;
步驟D、采用導航基站相對導航方法,具體步驟為 步驟Dl、在指定的坐標系中,將n個導航基站相對于坐標原點0的位置Os'作為 其他編隊成員進行相對導航的基準; 步驟D2、判斷本節(jié)點是否為導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟D8,否則,執(zhí)行步驟D3 ;
步驟D3、采用相對導航判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組 數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟D4,否則,執(zhí)行步驟D5 ; 步驟D4、初值估計模塊根據(jù)導航基站的位置和本節(jié)點與導航基站的距離測量值, 按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員相對于坐標原點0的位置0s和速度0v,然后執(zhí)行 步驟D8 ; 步驟D5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果0s'和Ov',根 據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Os和速度Ov進行預 測,獲得預測結果; 步驟D6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與n個導航基站進行通信,并得到本編隊成 員與n個導航基站的n個距離測量值; 步驟D7、濾波算法模塊通過步驟D6中的n個距離測量值對步驟D5中的預測結果 進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員相對于坐標原點0的位置Os和速度Ov的最優(yōu) 估計結果Os'和Ov'; 步驟D8、輸出本節(jié)點對應編隊成員相對于坐標原點0的位置0s'和速度Ov',完 成當前周期該節(jié)點的導航; 步驟E、采用虛擬導航基站相對導航方法,具體過程為 步驟E1、放棄指定的坐標系,不再使用導航基站進行導航,從編隊成員中任意選出 2個編隊成員作為虛擬導航基站,選擇其中一個虛擬導航基站作為坐標原點(O,O),另一個 虛擬導航基站在橫軸x軸上,位置為(Xs' ,O),建立新坐標系; 步驟E2、判斷本節(jié)點是否為虛擬導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟E8,否則,則執(zhí)行 步驟E3 ; 步驟E3、判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長 時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟E4,否則,執(zhí)行步驟E5 ;
步驟E4、初值估計模塊根據(jù)虛擬導航基站在虛擬坐標系中的位置和本節(jié)點與虛擬 導航基站的距離測量值,按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置 Xs和速度Xv,然后執(zhí)行步驟E8 ; 步驟E5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果Xs'和Xv',根 據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Xs和速度Xv進行預 測,獲得預測結果; 步驟E6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與2個虛擬導航基站進行通信,并得到本編 隊成員分別與2個虛擬導航基站的2個距離測量值; 步驟E7、濾波算法模塊根據(jù)通過步驟E6獲得的2個距離測量值對步驟E5中的預 測結果進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員在步驟E1中所述虛擬坐標系中的位置 Xs和速度Xv的最優(yōu)估計結果Xs'和Xv'; 步驟E8、輸出本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置Xs'和速度Xv',完 成當前周期該節(jié)點的導航。 本實施方式所述的虛擬導航基站可以任意選擇,例如可以選擇最靠前的兩個節(jié) 點對應的兩個編隊成員,或者選擇最靠后的兩個節(jié)點對應的編隊成員,或者為節(jié)點數(shù)為中 間的任意兩個節(jié)點對應的編隊成員。 本實施方式的方法中,當編隊中存在一個或多個編隊成員與導航基站的通信出現(xiàn)故障,如果該編隊成員能夠與兩個以上導航基站通信,則采用能夠通信的導航基站進行導 航,如果編隊成員僅能與一個導航基站通信或與所有導航基站不能通信,則選擇其他通信 狀態(tài)良好且相對位置已經(jīng)獲得的編隊成員作為虛擬導航基站進行導航,采用聯(lián)邦濾波進行 相對導航 當編隊成員與導航基站的通信出現(xiàn)故障時,本發(fā)明可以自動進行調節(jié),適用不同 情況的相對導航。 在步驟D7或步驟E7中,編隊成員在同一個采樣周期內與不同導航基站的距離測 量時刻不同步,存在時差,因此采用濾波算法模塊首先通過修改測量方程進行補償,將存在 時差的距離測量值統(tǒng)一成同一時刻的距離測量值,然后再應用濾波函數(shù)進行待估計量的估 計。 本實施方式的網(wǎng)絡設備與網(wǎng)絡通信單元之間采用UDP的傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳遞。
本實施方式中的數(shù)據(jù)來源既可以是實際編隊的實測數(shù)據(jù),也可以是消息模擬器產(chǎn) 生的模擬數(shù)據(jù)。 本實施方式的方法中,當更改相對導航坐標系的坐標原點O時,編隊成員在狀態(tài) 更新時,能夠自動適應新的坐標原點的位置,進行相對導航。 本實施方式的方法中,當更改導航基站時,編隊成員在狀態(tài)更新時,能夠自動適應 新的導航基站相對于坐標原點0的位置Os'和速度0v',進行導航。 本實施方式中,編隊成員的數(shù)目的最佳范圍是20以內。本實施方式中,在導航過 程中,編隊成員的數(shù)目可以在20以內變化,S卩編隊成員數(shù)目可以增加或減少,算法會自動 調節(jié)以適應改變后的編隊,不會影響導航。 本實施方式中的編隊成員,可以是船只、飛機和汽車等裝載有導航裝置的設備。
具體實施方式
二 結合圖l和圖5說明本實施方式,本實施方式與具體實施方式
一 的不同之處在于,每個編隊成員的結構還包括界面顯示單元,所述界面顯示單元用于顯示 整個編隊中各個編隊成員之間的相對距離、估計位置和運動軌跡,及整個編隊的拓撲結構。
權利要求
一種大規(guī)模編隊相對導航方法是基于下述系統(tǒng)實現(xiàn)的,所述系統(tǒng)由多個編隊成員組成,所述每個編隊成員包括網(wǎng)絡設備、導航設備、網(wǎng)絡通信單元和核心算法單元,所述網(wǎng)絡設備由網(wǎng)控器及網(wǎng)絡連接設備組成,所述核心算法單元由數(shù)據(jù)解釋模塊、算法調度模塊、初值估計模塊和濾波算法模塊組成,網(wǎng)絡設備的數(shù)據(jù)輸入/輸出口與網(wǎng)絡通信單元的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)輸入/輸出口相連,導航設備的數(shù)據(jù)輸出口與網(wǎng)絡通信單元的導航數(shù)據(jù)輸入口相連,網(wǎng)絡通信單元的數(shù)據(jù)輸出口與數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,數(shù)據(jù)解釋模塊的數(shù)據(jù)輸出口與算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,算法調度模塊的數(shù)據(jù)輸出口同時與初值估計模塊數(shù)據(jù)輸入口和濾波算法模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連,初值估計模塊數(shù)據(jù)輸出口和濾波算法模塊的數(shù)據(jù)輸出口同時與網(wǎng)絡通信單元的數(shù)據(jù)輸入口相連;基于上述系統(tǒng)的大規(guī)模編隊的相對導航方法的具體流程如下步驟A、網(wǎng)絡設備接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù),并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡通信單元,網(wǎng)絡通信單元將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解釋模塊;步驟B、數(shù)據(jù)解釋模塊對接收到的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)存儲順序進行解碼獲得解碼數(shù)據(jù),并將對應數(shù)據(jù)賦值給對應變量,數(shù)據(jù)解釋模塊將解碼數(shù)據(jù)發(fā)送給算法調度模塊;所述解碼數(shù)據(jù)包含指定的相對導航坐標系的坐標原點O和從編隊成員中選出的n個導航基站信息,所述導航基站信息為相對于坐標原點O的位置Os′和速度Ov′,所述位置Os′和速度Ov′由其他導航設備給出,其中0≤n≤3;步驟C、算法調度模塊根據(jù)解碼數(shù)據(jù)對應的節(jié)點號,判斷出該組數(shù)據(jù)對應的編隊成員,將相應的數(shù)據(jù)傳遞給該編隊成員,對所述編隊成員進行導航,并且判斷導航基站的數(shù)目n,如果n≥2,執(zhí)行步驟D,否則,即n≤1,執(zhí)行步驟E;步驟D、采用導航基站相對導航方法,具體步驟為步驟D1、在指定的坐標系中,將n個導航基站相對于坐標原點O的位置Os′作為其他編隊成員進行相對導航的基準;步驟D2、判斷本節(jié)點是否為導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟D8,否則,執(zhí)行步驟D3;步驟D3、采用相對導航判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟D4,否則,執(zhí)行步驟D5;步驟D4、初值估計模塊根據(jù)導航基站的位置和本節(jié)點與導航基站的距離測量值,按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員相對于坐標原點O的位置Os和速度Ov,然后執(zhí)行步驟D8;步驟D5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果Os′和Ov′,根據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Os和速度Ov進行預測,獲得預測結果;步驟D6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與n個導航基站進行通信,并得到本編隊成員與n個導航基站的n個距離測量值;步驟D7、濾波算法模塊通過步驟D6中的n個距離測量值對步驟D5中的預測結果進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員相對于坐標原點O的位置Os和速度Ov的最優(yōu)估計結果Os′和Ov′;步驟D8、輸出本節(jié)點對應編隊成員相對于坐標原點O的位置Os′和速度Ov′,完成當前周期該節(jié)點的導航;步驟E、采用虛擬導航基站相對導航方法,具體過程為步驟E1、放棄指定的坐標系,不再使用導航基站進行導航,從編隊成員中任意選出2個編隊成員作為虛擬導航基站,選擇其中一個虛擬導航基站作為坐標原點(0,0),另一個虛擬導航基站在橫軸x軸上,位置為(Xs′,0),建立新坐標系;步驟E2、判斷本節(jié)點是否為虛擬導航基站,如果是,則執(zhí)行步驟E8,否則,則執(zhí)行步驟E3;步驟E3、判斷接收到的解碼數(shù)據(jù)是否為算法啟動后接收到的第一組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)長時間丟失繼而重新恢復后的第一組數(shù)據(jù),如果是,則執(zhí)行步驟E4,否則,執(zhí)行步驟E5;步驟E4、初值估計模塊根據(jù)虛擬導航基站在虛擬坐標系中的位置和本節(jié)點與虛擬導航基站的距離測量值,按照幾何關系估算本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置Xs和速度Xv,然后執(zhí)行步驟E8;步驟E5、利用上一采樣周期內得到的該編隊成員的最優(yōu)估計結果Xs′和Xv′,根據(jù)該編隊成員的運動規(guī)律和慣性測量元件的輸出量對當前周期的位置Xs和速度Xv進行預測,獲得預測結果;步驟E6、本節(jié)點對應的編隊成員分別與2個虛擬導航基站進行通信,并得到本編隊成員分別與2個虛擬導航基站的2個距離測量值;步驟E7、濾波算法模塊根據(jù)通過步驟E6獲得的2個距離測量值對步驟E5中的預測結果進行修正,通過卡爾曼濾波得到該編隊成員在步驟E1中所述虛擬坐標系中的位置Xs和速度Xv的最優(yōu)估計結果Xs′和Xv′;步驟E8、輸出本節(jié)點對應的編隊成員在虛擬坐標系中的位置Xs′和速度Xv′,完成當前周期該節(jié)點的導航。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種大規(guī)模編隊相對導航方法,其特征在于虛擬導航基站為最靠前的兩個節(jié)點對應的編隊成員,或者為最靠后的兩個節(jié)點對應的編隊成員,或者為節(jié)點數(shù)為中間的任意兩個節(jié)點對應的編隊成員。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種大規(guī)模編隊相對導航方法,其特征在于每個編隊成員的結構還包括界面顯示單元,所述界面顯示單元用于顯示整個編隊中各個編隊成員之間的相對距離、估計位置和運動軌跡,及整個編隊的拓撲結構。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種大規(guī)模編隊相對導航方法,其特征在于步驟D7或步驟E7中編隊成員在同一個采樣周期內與不同導航基站的距離測量時刻不同步,存在時差,濾波算法模塊首先通過修改測量方程進行補償,將存在時差的距離測量值統(tǒng)一成同一時刻的距離測量值,然后在應用濾波函數(shù)進行待估計量的估計。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種大規(guī)模編隊相對導航方法,其特征在于網(wǎng)絡設備與網(wǎng)絡通信單元之間采用UDP的傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳遞。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種大規(guī)模編隊相對導航方法,其特征在于編隊成員的數(shù)目為20范圍內的任何整數(shù)值,算法調度模塊為20以內的編隊成員分配數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的應用大規(guī)模編隊相對導航方法的編隊成員導航過程,其特征在于編隊成員的數(shù)目在導航過程中在不超過20個范圍內變化,編隊成員數(shù)目可以增加或減少。
全文摘要
一種大規(guī)模編隊相對導航方法,它涉及相對導航領域,解決了現(xiàn)有的相對導航技術不能適應多種狀況的問題。具體步驟如下1、編隊系統(tǒng)指定相對導航的坐標原點、從編隊中選出n個成員作為導航基站,若導航基站數(shù)目少于2個,則選擇2個虛擬導航基站;2、算法開始運行時,初值估計模塊對該編隊成員相對于坐標原點或虛擬坐標原點的位置和速度進行估計,將估計結果作為啟動濾波算法的初始值;3、濾波算法模塊對成員狀態(tài)不斷進行預測和修正,得到該編隊成員相對于坐標原點或虛擬坐標原點的位置和速度;4、輸出相對于坐標原點或虛擬坐標原點的位置和速度。本發(fā)明可以降低編隊成員的成本和重量,原理簡單,易于實現(xiàn),適用于實現(xiàn)多情況下的相對導航。
文檔編號G01C21/00GK101709973SQ20091031049
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者張世杰, 張錦繡, 曹喜濱, 邢艷軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學
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