8、海洋机器人导航：方法、分类与前沿技术

海洋机器人导航：方法、分类与前沿技术

1. 海洋机器人合作导航概念

海洋机器人的合作导航存在不同概念，要求差异较大：
- 合作路径跟踪 ：机器人需能跟随定义好的路径，所以要能在惯性地球固定坐标系中估算自身位置。
- 基于相对位置的导航 ：机器人要知道其他两个车辆相对于自身的相对位置，从而在不遵循预定义路径的情况下保持期望队形。

2. 导航系统的要求

2.1 全局/绝对导航

估算车辆地球固定坐标的科学被称为“全局”或“绝对”导航。例如，当水面车辆要高精度地遵循预定义路径时，该路径在全局框架内定义，机器人使用GPS定位来估算其在全局框架中的位置，然后运用路径跟踪算法完成任务。

2.2 相对导航

估算海洋机器人或任何海洋物体在另一个（移动）海洋机器人的固定坐标系中的位置的过程称为“相对”导航。以下是关于相对导航的两个观察：
- 无法实时获取全局位置 ：进行相对导航的车辆1通常无法估算自身的全局位置。但如果车辆2能进行全局导航，且两辆车时钟同步并存储所有导航数据，那么任务结束后可计算出车辆1的全局位置数据。这些数据虽不能用于车辆1的运动控制，但可用于与有效载荷数据相关的活动，如创建地理参考地图。
- 基于静止物体的全局定位 ：若车辆2被静止物体（如浮标或信标）取代，且车辆1能对该静止物体进行相对导航，同时已知其恒定的全局位置，那么车辆1也能确定自身在全局参考中的位置。不过，对于动态物体（如车辆），除非车辆2将其完整导航数据传达给