8、海洋机器人导航：方法、分类与现状

海洋机器人导航：方法、分类与现状

1. 合作导航概念及要求

海洋机器人的合作导航存在不同概念，对导航的要求也有所不同：
- 合作路径跟随 ：机器人需能够跟随定义好的路径，因此必须能在惯性地球固定坐标系中估计自身位置。
- 基于相对位置的编队维持 ：机器人需要知道其他两个或一个海洋机器人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维持期望的编队。

2. 导航系统的要求

导航数据的估计并非都必要，这取决于制导和控制系统的要求，或任务场景本身。所需的参考框架也因情况而异，通常位置坐标是最需要估计的重要值。
- 全球/绝对导航 ：估计车辆在地球固定坐标系中的坐标，例如表面车辆使用GPS定位来精确跟随预定义路径。
- 相对导航 ：估计一个海洋机器人或物体在另一个（移动）海洋机器人的本体固定参考系中的位置。例如，车辆2通过估计与车辆1的相对位置，与车辆1保持编队。

相对导航有两个特点：
- 进行相对导航的车辆1通常无法实时估计自身的全球位置，但如果车辆2能进行全球导航，且两车时钟同步并存储所有导航数据，任务结束后可计算车辆1的全球位置数据，用于任务后的数据处理。
- 若车辆2被固定物体（如浮标或信标）取代，且车辆1能对其进行相对导航，同时已知该物体的全球位置，车辆1也能确定自身的全球位置。

3. 导航、制导和控制的定义

• 导航 ：通过确定船只的位置、航向和行驶