Método de Posicionamiento Cooperativo Basado en División de Tiempo para Sistemas Multi-UAV
Autores: Li, Xue; Song, Linlong; Xue, Linshan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Método de Posicionamiento Cooperativo Basado en División de Tiempo para Sistemas Multi-UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Método propuesto
Localización cooperativa
Procesamiento por división de tiempo
Bucle de seguimiento mejorado por Kalman
Estimación de ángulo
Algoritmo de ventana deslizante basado en grafos de factores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un método de localización cooperativa basado en el procesamiento por división de tiempo de mediciones interferométricas, en el cual el receptor actualiza las señales de múltiples UAV en intervalos de tiempo separados, reduciendo así el uso del espectro y la sobrecarga de hardware en banda base. Se diseña un bucle de seguimiento mejorado por Kalman para lograr una estimación de fase portadora y Doppler de alta precisión en condiciones de bajo SNR. Para la estimación de ángulo, se emplea una estrategia de actualización por división de tiempo de manera que el receptor realiza un seguimiento completo de la portadora para solo un UAV en cada intervalo de tiempo, mientras que las fases portadoras de los UAV restantes se extrapolan a partir de los estados de Doppler estimados en la época anterior. Esto evita la complejidad del hardware asociada con el mantenimiento de múltiples bucles de seguimiento paralelos. Al fusionar las mediciones estimadas de acimut, elevación y pseudorango con las observaciones GNSS de alta precisión del UAV maestro, se construye un algoritmo de localización cooperativa basado en un grafo de factores y una ventana deslizante. Los resultados de simulación muestran que el método propuesto mejora el RMSE de la estimación de fase portadora y Doppler en casi un orden de magnitud en comparación con el PLL asistido por FLL tradicional. El sistema mantiene una precisión de estimación de ángulo mejor que 0.01 grados dentro de una configuración de cuatro nodos y logra una precisión de rango a nivel de centímetros cuando SNR >= 0 dB. En un escenario de vuelo cooperativo con un maestro y tres UAV seguidores, el método proporciona consistentemente una precisión de localización 3D sub-decímetrica.
Descripción
Este documento propone un método de localización cooperativa basado en el procesamiento por división de tiempo de mediciones interferométricas, en el cual el receptor actualiza las señales de múltiples UAV en intervalos de tiempo separados, reduciendo así el uso del espectro y la sobrecarga de hardware en banda base. Se diseña un bucle de seguimiento mejorado por Kalman para lograr una estimación de fase portadora y Doppler de alta precisión en condiciones de bajo SNR. Para la estimación de ángulo, se emplea una estrategia de actualización por división de tiempo de manera que el receptor realiza un seguimiento completo de la portadora para solo un UAV en cada intervalo de tiempo, mientras que las fases portadoras de los UAV restantes se extrapolan a partir de los estados de Doppler estimados en la época anterior. Esto evita la complejidad del hardware asociada con el mantenimiento de múltiples bucles de seguimiento paralelos. Al fusionar las mediciones estimadas de acimut, elevación y pseudorango con las observaciones GNSS de alta precisión del UAV maestro, se construye un algoritmo de localización cooperativa basado en un grafo de factores y una ventana deslizante. Los resultados de simulación muestran que el método propuesto mejora el RMSE de la estimación de fase portadora y Doppler en casi un orden de magnitud en comparación con el PLL asistido por FLL tradicional. El sistema mantiene una precisión de estimación de ángulo mejor que 0.01 grados dentro de una configuración de cuatro nodos y logra una precisión de rango a nivel de centímetros cuando SNR >= 0 dB. En un escenario de vuelo cooperativo con un maestro y tres UAV seguidores, el método proporciona consistentemente una precisión de localización 3D sub-decímetrica.