在无 GPS 环境中利用基于地标定位的安全导航

在现代战场场景中，依赖 GPS 进行导航可能是一个关键弱点。对手经常采用拒绝或欺骗 GPS 信号的战术，因此需要替代方法来进行移动部队的定位和导航。DV-HOP 等无范围定位方法依赖于基于无线电的锚点及其平均跳距，这在动态和稀疏的网络拓扑中会受到准确性和稳定性的影响。SLAM 和视觉里程计等基于视觉的方法使用传感器融合技术进行地图生成和姿态估计，更为复杂且计算成本高昂。本文提出了一种新颖的框架，将基于地标的定位 (LanBLoc) 与扩展卡尔曼滤波 (EKF) 集成，以预测战场上移动实体的未来状态。我们的框架利用部队控制中心生成的安全轨迹信息，考虑可识别的地标和预定义的危险地图。它对轨迹段的凸包执行点包含测试，以确保移动实体的安全性和生存能力，并确定下一步前进决策。我们展示了两种不同方法（带 EKF 和不带 EKF）的模拟战场场景，引导移动实体通过无障碍和危险的路径。使用所提出的方法，我们观察到安全轨迹估计的长度方向百分比误差为 6.51%，平均位移误差 (ADE) 为 2.97m，最终位移误差 (FDE) 为 3.27m。结果表明，我们的方法不仅通过使移动单元保持在安全轨迹内确保了其安全性，还通过适应不断变化的威胁格局提高了作战效能。