无人飞行器集群仅测距初始相对位姿确定方法研究

作者：丁鑫; 龚柏春^*; 管叙军; 郝明瑞

来源：导航定位与授时, 2022, 9(05): 100-110.

DOI：10.19306/j.cnki.2095-8110.2022.05.011

• 相对导航
• 仅测距
• 相对位置估计
• 递推最小二乘

针对全球导航卫星系统(GNSS)拒止环境下无人飞行器集群成员间的相对定位问题，研究了一种基于机载惯性测量单元(IMU)、气压高度计与数据链测距组合的初始相对位姿求解算法。首先，在高度计稳定输出较为精确的高度信息的前提下，将飞行器的三维运动解耦成二维水平运动，给出了三维加速度和角速度、测距信息的水平坐标系投影等效模型。在此基础上，以待求量相对位置和航向角的非线性形式构造了新的待求状态量，并将相对位置和航向角的非线性求解问题转化成了新状态量的线性模型最小二乘求解问题。然后，通过引入递推最小二乘算法(RLS),建立了该相对位姿求解算法的实时输出递推形式，有效降低了机载在线计算的负载。接着，对所提算法进行了可观测性分析，并给出了使系统状态量不可观测的几种相对运动形式。最后，对所提算法进行了数值仿真实验，仿真结果表明，该算法能够有效、快速求解初始相对位姿，位置误差在初始相对距离的10%以内，航向角误差在初始相对角度的1%以内。

• 单位
  航天学院; 南京航空航天大学