多无人船编队控制及其位置估计算法研究

摘要

针对因定位精度导致多无人船编队队形不稳定的问题,提出一种结合扩展卡尔曼滤波的领航-跟随编队控制策略,以提高定位精度形成稳定的编队队形。建立无人船系统数学模型,分析基于领航-跟随法的多无人船编队的数学模型;根据领航-跟随法设计编队控制律,并结合李雅普诺夫函数证明系统稳定性,针对编队中所需的位置信息,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)融合GPS与IMU两部分数据,提高定位精度;进行多无人船编队以及队形变换等仿真实验,并对引入EKF后的实验数据进行分析。结果表明,编队控制器及位置估计算法可有效控制跟随无人船形成稳定的编队队形,且变换队形后,可迅速且稳定地完成队形重构。