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龍圖騰網恭喜中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院申請的專利一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114578852B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-27發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210198191.1，技術領域涉及：G05D1/695；該發明授權一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法是由蘇文山;陳磊;白顯宗;孟志鵬設計研發完成，并于2022-03-02向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法在說明書摘要公布了：本發明提供一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法，屬于編隊導航技術領域。解決因GPS通信受限引起的組合導航定位性能下降的技術問題。考慮當前主要編隊類型的幾何約束特性，結合相應編隊期望構型唯一的約束，即剛性，首先給出了各類型編隊智能體間需要測量的相對幾何量；其次結合各相對幾何量與各智能體位置間關系，構建了融合智能體相對測量信息和自身慣導信息的觀測方程；最后，基于加權最小二乘法原理提出了融合多源測量信息、改進各智能體定位性能的數據處理方法。本發明不依賴于外部GPS通信，具有獨立自主性強的顯著優勢，將有效改進GPS通信受限條件下的編隊定位控制性能，提升編隊任務執行的安全性與可靠性。

本發明授權一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法在權利要求書中公布了：1.一種基于智能體間相對幾何測量信息的編隊組合導航方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、結合編隊任務作業環境和類型，確定各智能體信息感知裝置和信息交互裝置；步驟2、根據編隊剛性和編隊狀態可觀性要求，確定編隊相對幾何量需滿足的幾何約束；假定編隊由n個智能體組成，各智能體按順序依次編號1到n，pi記為編隊中i號智能體位置的慣導測量值1≤i≤n，定義p為編隊狀態矢量，由各智能體的位置矢量疊加而成；p＝[p1,p2,...,pn]T12.1距離約束型編隊記lij表示i號智能體到j號智能體間的相對位置矢量，lij對矢量lij的模，即兩智能體間的距離； 定義以各智能體間相對距離為元素，疊加形成的矢量為剛性函數Fl：Fl＝[...,lij,lik,lkl,....]T3為高效利用智能體間的相對距離矯正編隊慣導信息，對于距離約束型編隊應使得所設計的距離約束量集合滿足：該組合距離約束下的編隊期望構型唯一，即編隊距離剛性；若剛性函數Fl所包含距離約束對應的編隊期望構型已經唯一，則繼續增加智能體間的距離測量信息，將不會明顯改進編隊導航性能；根據距離約束型編隊剛性知，對于平面編隊若有 則該組距離約束下的編隊構型唯一，其中rank表示矩陣的秩；對于三維編隊若有： 則該組距離約束下的編隊構型唯一，其中rank表示矩陣的秩；2.2方位約束型編隊記eij為矢量lij的單位方向矢量：eij＝lij||lij||6對于方位約束型平面編隊，則該方向矢量與智能體間方位角θij一一對應：eij＝[cosθij,sinθij]T7若是三維編隊，則該方向矢量與智能體間的高低角σij和方位角θij一一對應：eij＝[cosσijcosθij,cosσijsinθij,sinσij]T8利用單位方向矢量表征智能體間的相對方位信息，定義剛性函數Fe為距離約束型編隊各智能體測得相鄰智能體距離形成的向量；Fe＝[...,eij,eik,ekl,....]T9同樣，方位約束型編隊應使得所設計的距離約束量集合滿足：該組合距離約束下的編隊期望構型唯一，即編隊距離剛性；若剛性函數Fe所包含方位約束對應的編隊期望構型已經唯一，則繼續增加智能體間的方位測量信息，將不會明顯改進編隊導航性能；根據方位約束型編隊剛性知，若有 則該組方位約束下的編隊構型唯一；步驟3、根據編隊剛性函數和測量信息，確定編隊狀態觀測方程3.1對于距離約束型編隊編隊狀態測量包含各智能體的慣導信息和智能體間的相對距離信息，定義編隊狀態觀測量Y：Y＝[FlT,pT]T11依據剛性函數定義知，編隊狀態觀測量Y為關于編隊狀態量的非線性函數，記po為編隊智能體位置信息p鄰域的狀態，則利用泰勒展開式，忽略二階以上高階項，將編隊狀態觀測量Y近似為： 根據上式，可將編隊狀態觀測矩陣H定義為： 式中Ind表示單位對角方陣，方陣的維數為編隊智能體個數n和空間維數d的乘積；3.2對于方位約束型編隊若僅有剛性函數中各邊的方向以及各智能體的慣導位置信息，即測量量Y＝[FeT,pT]T14對應觀測矩陣為： 步驟4、編隊狀態測量信息和測量偏差，基于加權最小二乘法確定最優導航狀態，計算定位矯正量假定編隊幾何測量量和各智能體慣導測得位置誤差特性均服從高斯分布，由各智能體位置、智能體間距離組合形成的測量量Fl、Fe、p、e和l對應偏差距離將均為對角方陣，依次記為RFl、RFe、Rp、Re和Rl；考慮到不同測量信息組合形成的對于距離約束型編隊，其包括相對距離和慣導位置測量偏差，則定義RR＝diagRFl,Rp16式中RFl由距離測量裝置的精度確定，Rp由各智能體慣導定位精度確定；對于方位約束型編隊，其包括相對方位和慣導位置測量偏差，則定義RR＝diagRFe,Rp17式中RFe由視線角測量裝置的精度確定；考慮到智能體間方位測量的直接信息為視線角，記平面編隊i號智能體到j號智能體的視線方位角測量偏差為εσij，三維編隊i號智能體到j號智能體的視線方位角和高低角偏差分別為εσij和εθij，則根據視線單位方向向量定義，對于平面編隊視線單位方向向量eij的偏差矩陣Reij應為： 式中符號·表示矢量的點乘，diag表示以矢量元素為對對角元素的矩陣，對于三維編隊視線單位方向向量eij的偏差方差矩陣Reij應為： 其中sij＝[σij,θij]T，εsij＝[εσij,εθij]T，Fe下各單位方向向量對應的Reij構成了RFe對角小方塊矩陣；根據加權最小二乘法原理知，其以實現J＝Y-Yp*TRY-Yp*20最小為目的確定編隊狀態的最優估計，其中Y*為測量值真值，p*為狀態最優估計值；當上式最小時應有： 即：Y*-Yp*TRHp*＝Y*-Yp0-H|p0p*-p0TRH|p0＝022相應有：p*＝p0+HT|p0RH|p0THT|p0R[Y-Yp0]23上式即給出了迭代求解最優編隊狀態的表達式；初始迭代時，可取編隊狀態變量的測量值作為p0，即令p01＝p計算HT|p0,代入上次計算得到p*1；然后將該p*賦值給p0，記為p02，重新計算HT|p0，再次代入上式得到新的p*,記為p*2；依次反復，不斷迭代更新p0和p*的取值，直至有||p0-p*||＜ε24其中ε為大于零的小量，可根據編隊任務需要的控制精度選定；將最優估計值作為組合導航確定的編隊狀態，記Δp為組合導航對慣導信息的矯正量，即有：Δp＝p*-p25步驟5：周期性返回步驟4，不斷矯正慣導測量信息至任務結束。

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