35、海洋机器人协同导航与最优传感器布置的结合

海洋机器人协同导航与最优传感器布置的结合

1. 基本理念

在海洋机器人的应用中，协同导航和最优传感器布置是两个关键且相互关联的概念。协同导航利用多个海洋机器人来提升导航参数估计的质量，突破了单个机器人的导航局限；而最优传感器布置则聚焦于传感器的位置和运动，以改善目标位置的估计精度。

我们的核心目标是将这两个概念融合，通过运用最优传感器布置的方法，提高估计质量，甚至在原本难以实现估计的场景中实现有效估计。具体思路如下：
- 加深理解依赖关系 ：深入探究目标与参考目标（ROs）的位置和轨迹之间的依赖关系。
- 迭代导航过程 ：把实际海上试验中的导航过程视为迭代过程。先进行初步的粗略位置估计，再利用该估计计算传感器的更优布置方案，将传感器移动到计算出的位置，然后进行新一轮（有望更优）的估计。
- 以当前最佳猜测为输入 ：鉴于我们通常不知道目标的真实位置，因此将当前的最佳猜测作为最优传感器布置方法的输入。这样有望获得更优的传感器配置，进而提高后续的位置估计精度。经过多次迭代，估计结果将逐渐逼近真实位置，同时最优传感器布置方法也能为真实目标位置提供最佳的传感器配置。
- 移动 ROs 跟随目标 ：考虑到 ROs 是具有移动能力的海洋机器人，让它们跟随目标移动，而非保持静止，是更为合理的选择。此时，最优传感器布置方法可用于为 ROs 规划“最优”轨迹。

2. 简单方法 - 优化 ROs 定位以最大化 Fisher 信息

2.1 讨论场景

我们假设要估计一个水下目标的位置和