一种应用于三维空间的同时定位和巡航系统技术方案

本申请属于定位、围捕和监控技术领域，具体涉及一种应用于三维空间的同时定位和巡航系统，包括同时定位和巡航算法、多个非合作目标体以及多个智能体设备，同时定位和巡航算法运行于智能体设备中，非合作目标体为智能体设备需要同时定位和巡航的对象；同时定位和巡航算法包括平面法向量估计器、位置估计器、几何中心估计器以及巡航控制器；智能体设备包括方位角测量模块、算法计算模块、牵引控制模块、定位模块、内核模块以及无线通信模块。本申请提供的系统，克服了现有的同时定位和巡航系统只能适用于二维空间、智能体的数量受限、目标体的数量和运动状态受限、算法工作时需要获取某些参数的全局信息以及实用性差等缺陷。些参数的全局信息以及实用性差等缺陷。些参数的全局信息以及实用性差等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
Transaction on Automatic Control，vol.59，no.8，pp.2182
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2188，2014.)提出了一种适用于二维空间的单个智能体同时定位和圆周巡航单个目标体的算法。该算法在工作时，首先通过基于方位角测量的位置估计器来对目标体的位置进行估计，然后通过一个非线性的巡航控制器来驱使智能体以期望的圆周轨道巡航目标体。在此基础上，Deghat等(M.Deghat，L.Xia，B.D.O.Anderson，etal，“Multitarget localization and circumnavigation by a single agent using bearing measurements，”International Journal of Robust and Nonlinear Control，vol.25，pp.2362
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2374，2015.)进一步提出了一种适用于二维空间的单个智能体同时定位和圆周巡航多个目标体的算法。该算法通过一个集中式的几何中心估计器来估计所有目标体的几何中心，然后以几何中心为圆心圆周巡航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于三维空间的同时定位和巡航系统，其特征在于，包括同时定位和巡航算法、多个非合作目标体以及多个智能体设备，所述智能体设备为所述同时定位和巡航算法运行的载体，所述同时定位和巡航算法运行于所述智能体设备中，所述非合作目标体为所述智能体设备需要同时定位和巡航的对象；所述同时定位和巡航算法包括：平面法向量估计器，用于根据邻居的所述智能体设备的法向量和自身的法向量计算出一个统一的法向量；位置估计器，用于计算所述多个非合作目标体在三维空间中的位置；几何中心估计器，用于计算所述多个非合作目标体位置的几何中心；巡航控制器，用于控制所述智能体设备运行到预设圆周轨道上，并同时驱使所述智能体设备在预设的轨道上做圆周运动；所述智能体设备包括：方位角测量模块，所述方位角测量模块为测量经度角和纬度角的执行机构，所述智能体设备通过所述方位角测量模块来测量自身到所述非合作目标体的经度角和纬度角；算法计算模块，所述算法计算模块与所述同时定位和巡航算法相对应，用于在所述智能体设备的硬件芯片中编程计算所述同时定位和巡航算法的各中间变量；牵引控制模块，用于根据算法计算模块所得信息，控制所述智能体设备的移动方向和移动速度；定位模块，用于获取所述智能体设备的绝对位置数据和相对位置数据；内核模块，用于控制所述方位角测量模块的启动和停止；还用于读取所述智能体设备的自身位置数据和所述算法计算模块计算的所述非合作目标体的位置数据；还用于进行所述智能体设备的自身位置数据和所述算法计算模块计算的所述非合作目标体的位置数据的编号及上传；还用于接收和解析邻居智能体设备和控制中心发送的数据包；还用于完成数据的分发、丢包和存储处理；无线通信模块，用于控制发送自身数据包到邻居智能体设备和接收邻居智能体设备的数据包；还用于建立所述多个智能体设备之间通信连接；还用于控制发送所述智能体设备的标号数据；还用于将自身位置数据和所述非合作目标体的位置数据发送至控制中心。2.根据权利要求1所述的应用于三维空间的同时定位和巡航系统，其特征在于，所述同时定位和巡航算法中的平面法向量估计器具体为：以智能体设备i和邻居智能体设备j为例，当所述智能体设备i接收到所述邻居智能体设备j的数据包后，按照如下公式计算所述智能体设备i的平面单位法向量n
i
(t)，其中，∈为正常数增益，为智能体设备i的所有邻居智能体设备的集合，对任意||n
i
(0)||＝1。3.根据权利要求2所述的应用于三维空间的同时定位和巡航系统，其特征在于，所述同时定位和巡航算法中的位置估计器具体为：以智能体设备i和目标体k为例，当所述智能体设备i测得自身到所述目标体k的经度角和纬度角后，按照如下公式计算所述智
能体设备i对所述目标体k位置的估计的估计其中k
i
为正常数增益，I为单位矩阵，x
i
(t)为一个已知量，即所述智能体设备i的位置，为所述智能体设备i到所述目标体k的单位方向向量，即为所述智能体设备i到所述目标体k的单位方向向量，即为所述智能体设备i对所述目标体k位置的估计。4.根据权利要求3所述的应用于三维空间的同时定位和椭圆巡航系统，其特征在于，所述同时定位和巡航算法中的几何中心估计器具体为：所述智能体设备以广播的形式发送自己的数据包，以智能体设备i和邻居智能体设备j为例，当所述智能体设备i接收到所述邻居智能体设备j发送的数据包后，按照如下公式计算对所有目标体几...

【专利技术属性】
技术研发人员：淳少恒，肖国玲，吴孔培，
申请(专利权)人：无锡职业技术学院，
类型：发明
国别省市：