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Angles-Only Navigation: Position and Velocity Solution from Absolute Triangulation

机译：仅角度导航：绝对三角剖分的位置和速度解

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摘要

Angles-only (or bearings-only) navigation involves determining position, velocity, or orientation information for an observer using the apparent directions or motions of objects at finite distances. Angles-only navigation covers a broad range of applications, and is generally implemented through a Kalman filter that uses imaging and other information to differentially adjust the values of the navigation parameters (state vector) at each incremental step of the observer's computed motion. This paper presents an algorithm for angles-only navigation that is a closed-form solution for both position and velocity that does not require any prior estimate of the observer's position or motion. It is least-squares-based triangulation generalized to a moving observer, involving only angular observations of objects with known coordinates. The algorithm can be applied to any situation where foreground objects are observed against background objects, so long as both foreground and background objects are identifiable and have known coordinates. It can be used for ship piloting using images of shore objects at various distances. It also has possible applications in robotics; for example, for determining the position and velocity of mobile landers on other solar system bodies, or for automated farming. A specific proposed application for open-sea ship navigation would use the angular positions of Earth satellites observed optically against a star background. Such a system could provide a supplement to ordinary GPS navigation, as well as supplying a precise absolute attitude reference.
机译：仅角度（或仅角度）导航涉及使用物体在有限距离处的视在方向或运动为观察者确定位置，速度或方向信息。仅角度导航涵盖了广泛的应用，并且通常通过卡尔曼滤波器实现，该卡尔曼滤波器使用成像和其他信息来在观察者计算出的运动的每个增量步长上差分地调整导航参数（状态矢量）的值。本文提出了一种仅用于角度导航的算法，该算法是位置和速度都为封闭形式的解决方案，不需要事先估计观察者的位置或运动。它是基于最小二乘的三角剖分，推广到移动的观察者，仅涉及具有已知坐标的对象的角度观察。只要前景对象和背景对象都是可识别的并且具有已知坐标，则该算法可以应用于针对背景对象观察到前景对象的任何情况。它可用于使用各种距离的海岸物体的图像进行船舶驾驶。它在机器人技术中也有可能的应用。例如，用于确定可移动着陆器在其他太阳系物体上的位置和速度，或用于自动耕作。公开海上航行的特定建议应用将使用以恒星背景光学观察的地球卫星的角位置。这样的系统可以为普通GPS导航提供补充，并提供精确的绝对姿态参考。

著录项

  • 来源
    《Navigation》 |2011年第3期|p.187-201|共15页
  • 作者

    GEORGE H. KAPLAN;

  • 作者单位

    U.S. Naval Observatory, Washington DC, 20392;

  • 收录信息 美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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