4、协作式弹性导航框架与建模：原理、结构与应用

协作式弹性导航框架与建模：原理、结构与应用

在航空领域，尤其是无人机集群飞行中，导航的准确性和可靠性至关重要。协作式弹性导航框架和建模为解决这一问题提供了有效的途径。接下来，我们将深入探讨不同的协作式导航结构、基于这些结构的融合框架，以及协作式弹性导航中的观测建模。

协作式导航结构

• 传统单领导者 - 跟随者结构 ：这种结构具有恒定的协作关系，领导者飞机（锚点成员）与跟随者飞机（标签成员）共享位置信息。跟随者飞机通过传感器接收领导者飞机的相对测量信息来维持导航性能。然而，当领导者飞机导航失败时，其跟随者飞机的导航性能会显著下降，系统可靠性较低。而且，在无人机集群飞行环境中，该结构无法充分利用多架飞机的协作测量信息。
• 并行协作导航结构 ：为了实现大规模、广域集群中的异构协作导航，并行协作导航结构应运而生。在这种结构中，集群成员广播自身和其他成员的相对测量信息，其他成员接收这些信息并与自身内部传感器信息进行融合。通过构建相对导航滤波器，每个成员的导航系统可以集成其他成员传输的协作相对测量值，实现协作观测信息的并行计算，从而提高协作导航系统的整体计算效率。
• 分层协作导航结构 ：为克服传统单领导者 - 跟随者结构的缺点，提出了分层协作导航结构。在该结构中，集群系统中的所有飞机根据当前定位精度分为锚点飞机和标签飞机。所有锚点飞机都可以向标签飞机传输协作导航信息。当某个锚点飞机的导航传感器出现故障时，标签飞机仍能从其他锚点飞机获取协作导航信息，继续正常工作，因此具有较高的可靠性和鲁棒性。此外，标签飞机可以同时接收多架锚点飞机的协作导航信息，