26、三个水面机器人对潜水员的外部导航监督

三个水面机器人对潜水员的外部导航监督

1. 总体概述

在潜水员定位场景中，我们面临目标（潜水员）和参考对象（水面机器人，即ROs）都处于运动状态的情况，这引发了仅测距目标跟踪问题。与之前讨论的静态导航问题不同，当声学信号到达RO时，目标很可能已经移动，无法使用简单的定位算法。我们将借鉴类似场景的思路，提出解决方案，并根据实际情况进行改进。

2. 一般设置

• 应用场景 ：一群自主水面车辆基于有噪声的距离测量来定位潜水员。潜水员和水面车辆都在持续运动，水面车辆可通过GNSS（如GPS）高精度确定自身位置，所有成员都配备声学无线电调制解调器，可进行有噪声的距离测量。
• 与GIB概念的相似性 ：类似于经典的GIB概念，目标按固定时间间隔发射声学ping信号，RO测量到达时间并计算距离。但在实际应用中，存在信号传播时间和目标移动的问题。
• 与静态导航问题的区别 ：当声学信号到达RO时，目标已移动，不能使用简单定位算法，需要结合目标运动模型和实际测量进行估计，并采用前后传播策略。

3. 从GIB概念借鉴的解决方案

3.1 目标模型

• 运动模型 ：目标采用离散时间运动学模型，即具有恒定转弯率的随机游走（RWCTR），可适应圆形运动路径。
• 状态向量 ：状态向量 𝐱(𝑘) 包含五个元素：目标在局部笛卡尔XY坐标系中的位置 (𝑥₀(