基于误差椭圆的UUV集群编队构型设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于误差椭圆的UUV集群编队构型设计方法，属于水下精密定位技术领域。该方法以误差椭圆面积最小为准则设计给定UUV集群的最优编队构型；当给定UUV集群为空间域多领航单跟随UUV集群时，该给定UUV集群的最优编队构型为：每相邻两个领航UUV与跟随UUV之间构成的夹角为2π/n，n为给定UUV集群中领航UUV的总数，n≥3；当给定UUV集群为时间域单领航单跟随UUV集群时，该给定UUV集群的最优编队构型根据时间域单领航单跟随UUV集群的误差椭圆评判准则行列式确定，当|J|取最大值时误差椭圆面积最小。本发明专利技术能够设计出协同定位误差最小的编队构型，且能对协同定位误差进行直观几何解释。能对协同定位误差进行直观几何解释。能对协同定位误差进行直观几何解释。

【技术实现步骤摘要】
基于误差椭圆的UUV集群编队构型设计方法


[0001]本专利技术涉及一种基于误差椭圆的UUV集群编队构型设计方法，属于水下精密定位


技术介绍

[0002]水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)自20世纪60年代诞生以来，因其不依赖于母船提供动力、机动性强、作业效率高等特点得到了长足发展。随着水下任务的难度和复杂性不断提升，单体UUV已难以满足水下任务要求，UUV集群协同定位技术应运而生，在海底勘探、海洋自主采样、水下目标探测识别等方面具有广阔的应用潜力。然而由于水下环境的特殊性造成的传感器设备的限制、水下观测量不足、协同周期长等特点，使得UUV集群协同定位的编队构型(即UUV集群编队构型)就将会直接影响协同定位的定位性能和定位精度。因此，如何选用恰当的指标设计UUV集群编队构型是实现UUV集群协同精密定位的关键技术。
[0003]目前UUV集群的编队构型设计方法主要有李导数的可观测分析方法，该方法根据主从式系统的可观测性判别条件，通过计算可观测矩阵的谱范数来设计最佳的编队构型，给出主从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于误差椭圆的UUV集群编队构型设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)根据给定UUV集群中领航UUV的个数和跟随UUV的个数，按照空间域和时间域两种情况，确定给定UUV集群的类型；所述给定UUV集群的类型包括：空间域多领航单跟随UUV集群和时间域单领航单跟随UUV集群；(2)用误差椭圆表示给定UUV集群的协同定位误差，结合给定UUV集群的类型，以误差椭圆面积最小为准则设计给定UUV集群的最优编队构型；当给定UUV集群为空间域多领航单跟随UUV集群时，该给定UUV集群的最优编队构型为：每相邻两个领航UUV与跟随UUV之间构成的夹角为2π/n，n为给定UUV集群中领航UUV的总数，n≥3；当给定UUV集群为时间域单领航单跟随UUV集群时，该给定UUV集群的最优编队构型通过以下步骤确定：当前时刻跟随UUV的位置由前一时刻跟随UUV的位置、前一时刻领航UUV的位置和当前时刻领航UUV的位置确定；首先由前一时刻领航UUV的位置和当前时刻领航UUV的位置确定前一时刻到当前时刻领航UUV的矢径，然后将前一时刻跟随UUV的位置加上所述前一时刻到当前时刻领航UUV的矢径，得到前一时刻跟随UUV的虚拟观测位置，接着由前一时刻跟随UUV的虚拟观测位置和当前时刻领航UUV的位置确定前一时刻跟随UUV的虚拟观测位置与当前时刻领航UUV的位置之间的夹角γ
12
，将γ
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代入时间域单领航单跟随UUV集群的误差椭圆评判准则行列式|J|中，当误差椭圆评判准则行列式|J|取最大值时误差椭圆面积最小，通过求解使|J|取得最大值时的θ
1η
得到当前时刻跟随UUV的位置，θ
1η
表示当前时刻跟随UUV的位置与当前时刻领航UUV的位置之...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜祯强，柴洪洲，向民志，尹潇，黄紫如，惠俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：