仅测距测量下四旋翼编队飞行的可观性感知控制

协同定位是一种通过低成本无人机间传感器实现精确位置估计从而达成安全四旋翼编队飞行的有前景的方法。本文开发了一种针对仅测距无人机间测量的四旋翼编队飞行的可观性感知控制原则。该控制原则基于局部可观性格拉姆矩阵(Local Observability Gramian, LOG)的一种新近似，我们将其命名为短期局部可观性格拉姆矩阵(STLOG)。通过证明STLOG与非线性系统中方向估计精度之间的关联，我们建立了STLOG的有效性。我们提出了可观性预测控制器(Observability Predictive Controller, OPC)，一种滚动时域控制器，通过最大化STLOG的最小特征值来生成最优输入，以增强弱可观状态方向的信息增益。这降低了由于弱观测状态分量中不确定性的无界增长而导致估计器发散的风险。在GNSS拒止的渡运任务中对四旋翼进行了蒙特卡洛模拟和飞行实验，结果表明OPC提升了定位置信度和估计器鲁棒性。