Método de Localización Pasiva de Alta Precisión Colaborativa de Drones Duales Basado en Plataforma Optoelectrónica
Autores: Kang, Xu; Shao, Yu; Bai, Guanbing; Sun, He; Zhang, Tao; Wang, Dejiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Método de Localización Pasiva de Alta Precisión Colaborativa de Drones Duales Basado en Plataforma Optoelectrónica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Características ópticas
Detección
Localización
Plataforma optoelectrónica
Vehículo aéreo no tripulado
Objetivo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La utilización de las características ópticas del objetivo para la detección y localización no requiere emitir señales de forma activa y tiene la ventaja de un fuerte ocultamiento. Una vez que la plataforma optoelectrónica montada en el vehículo aéreo no tripulado (VANT) detecta el objetivo, el vector que apunta al objetivo en el sistema de coordenadas de la cámara puede estimar el ángulo de llegada (AOA) del objetivo en relación con el VANT en el sistema de coordenadas centrado en la Tierra y fijo en la Tierra (ECEF) a través de una serie de transformaciones de rotación. Al emplear dos VANT y las correspondientes mediciones de AOA, es posible la localización pasiva de un objetivo desconocido. Para lograr una localización de objetivo de alta precisión, este documento investiga los siguientes tres aspectos. En primer lugar, se establecen dos modelos de transferencia de error para estimar las distribuciones de ruido del AOA y la posición del VANT en el sistema de coordenadas ECEF. A continuación, para reducir los errores de estimación, se diseña un estimador de mínimos cuadrados ponderados (WLS). El análisis teórico demuestra que el error cuadrático medio (MSE) de la estimación de la posición del objetivo puede alcanzar el límite inferior de Cramér-Rao (CRLB) bajo la condición de ruido pequeño. Finalmente, estudiamos el problema de colocación óptima de dos VANT coplanares en relación con el objetivo basado en el criterio de D-optimalidad y proporcionamos conclusiones explícitas. Los experimentos de simulación validan la efectividad del método de localización.
Descripción
La utilización de las características ópticas del objetivo para la detección y localización no requiere emitir señales de forma activa y tiene la ventaja de un fuerte ocultamiento. Una vez que la plataforma optoelectrónica montada en el vehículo aéreo no tripulado (VANT) detecta el objetivo, el vector que apunta al objetivo en el sistema de coordenadas de la cámara puede estimar el ángulo de llegada (AOA) del objetivo en relación con el VANT en el sistema de coordenadas centrado en la Tierra y fijo en la Tierra (ECEF) a través de una serie de transformaciones de rotación. Al emplear dos VANT y las correspondientes mediciones de AOA, es posible la localización pasiva de un objetivo desconocido. Para lograr una localización de objetivo de alta precisión, este documento investiga los siguientes tres aspectos. En primer lugar, se establecen dos modelos de transferencia de error para estimar las distribuciones de ruido del AOA y la posición del VANT en el sistema de coordenadas ECEF. A continuación, para reducir los errores de estimación, se diseña un estimador de mínimos cuadrados ponderados (WLS). El análisis teórico demuestra que el error cuadrático medio (MSE) de la estimación de la posición del objetivo puede alcanzar el límite inferior de Cramér-Rao (CRLB) bajo la condición de ruido pequeño. Finalmente, estudiamos el problema de colocación óptima de dos VANT coplanares en relación con el objetivo basado en el criterio de D-optimalidad y proporcionamos conclusiones explícitas. Los experimentos de simulación validan la efectividad del método de localización.