CN110954107B - 一种无人航行器集群协同导航方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人航行器集群协同导航方法及装置，涉及无人航行器导航技术领域；该方法包括：从无人航行器集群中选择一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；领航航行器上安装的至少两个发射声源按照预设的发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在发射时刻的位置姿态信息；通过从航行器上安装的接收阵接收正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；根据位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形：本发明可实现从航行器的实时定位，更新率更高且定位更加精确，同时可实现任意多个无人航行器的协同和隐蔽导航。

Description

一种无人航行器集群协同导航方法及装置

技术领域

本发明属于无人航行器导航技术领域，涉及集群协同导航技术，更具体地，涉及一种无人航行器集群协同导航方法及装置。

背景技术

随着人工智能技术的发展，无人航行器运用越来越广泛，必然出现多个无人航行器协同工作的问题。无人航行器集群协同导航成为其中的关键技术问题。

声学定位方法按照接收基阵的尺寸或应答器基阵的基线长度来分类，水声定位系统可以分为长基线(LBL)、短基线(SBL)和超短基线(USBL)三种。上述三种声学基线定位系统具有各自的优势和特点，长基线和短基线水声定位系统需要分别在海床和船体上安装固定接收基阵，超短基线水声定位系统则将水听器组件装在一个精密的容器里，并且基线长度在厘米范围。相对而言，超短基线定位技术更具有便携性和独立性，因此成为水声定位设备发展的热点。

目前的超短基线技术通常在领航航行器上安装多个接收阵元，在被导航航行器上安装应答器，通过向被导航航行器发射询问信号并接收应答信号，测量被导航航行器相对领航航行器之间的相对位置；这种导航方式涉及无人航行器之间的多次应答，隐蔽性差，同时需要进行复杂的延迟时间补偿。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种无人航行器集群协同导航方法及装置，其目的在于解决现有的超短基线技术在协同导航时存在的需要多次应答隐蔽性差，同时需要进行复杂的延迟时间补偿的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无人航行器集群协同导航方法，该无人航行器集群包括至少两个无人航行器，预先设定无人航行器集群航行的队形；该方法包括：

S1：从无人航行器集群中选择一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；所述领航航行器上安装的多个发射声源按照预设的发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息；

S2：通过所述从航行器上安装的接收阵接收所述正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；

S3：根据所述位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，进行位置解算的过程具体包括：

通过时延测量或相位测量获取各发射声源与接收阵之间的距离差，根据所述距离差以及各发射声源之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；

根据所述相对位置、坐标变换矩阵以及领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，当所述领航航行器上的发射声源至少为四个且安装于领航航行器的端部或底部时，所述相对位置的计算方法为：

其中，为从航行器相对于领航航行器的相对位置；Δτ_x为第一、第二发射声源的发射信号传播的时延差；Δτ_y是第三、第四发射声源的发射信号传播的时延差，且第三、第四发射声源所在轴线与第一、第二发射声源所在轴线相互垂直；d为阵元间隔，C为声速，R为发射声源与接收阵之间的距离。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，当所述领航航行器上的发射声源安装于领航航行器的侧部且从航行器上安装有深度传感器时，所述相对位置的计算方法为：

其中，为从航行器相对于领航航行器的相对位置；Δτ为同侧的两个发射声源的发射信号传播的时延差，d为两个发射声源之间的阵元间隔，D_收为从航行器上的深度传感器测得的深度数据，D_发为领航航行器的深度数据，C为声速，R为发射声源与接收阵之间的距离。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，所述绝对位置的计算方法为：

其中，(X_收，Y_收，Z_收)从航行器在大地坐标系下的绝对位置，(X_发，Y_发，Z_发)为领航航行器在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，所述领航航行器和从航行器之间采用同步时钟方式或应答方式测量两者之间的距离差；若采用同步时钟方式，两者均安装同步时钟。

优选的，上述无人航行器集群协同导航方法，所述领航航行器为水面无人船或水下无人航行器。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种无人航行器集群协同导航装置，该无人航行器集群中的一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；其中，所述领航航行器上安装有导航与姿态测量设备和多个发射声源；所述从航行器上安装有信号处理与位置解算单元和接收阵；

所述导航与姿态测量设备用于测量领航航行器在预设的发射时刻的位置姿态信息；

多个所述发射声源按照所述发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在发射时刻的所述位置姿态信息；

所述信号处理与位置解算单元通过所述接收阵接收所述正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；并根据所述位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述领航航行器上还安装有信号源和发射机；

所述信号源用于产生正交导航信号，并将导航与姿态测量设备测得的位置姿态信息调制成水声通信信号；

所述发射机用于将所述正交导航信号和水声通信信号进行功率放大，通过多个发射声源进行广播。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述信号处理与位置解算单元包括第一解算模块和第二解算模块：

所述第一解算模块用于通过时延测量或相位测量获取各发射声源与接收阵之间的距离差，并根据所述距离差以及各发射声源之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；

所述第二解算模块用于根据所述相对位置、预置的坐标变换矩阵以及领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述领航航行器上的发射声源至少为四个且安装于领航航行器的端部或底部，所述第一解算模块计算相对位置的方法为：

其中，为从航行器相对于领航航行器的相对位置；Δτ_x为第一、第二发射声源的发射信号传播的时延差；Δτ_y为第三、第四发射声源的发射信号传播的时延差，且第三、第四发射声源所在轴线与第一、第二发射声源所在轴线相互垂直；d为阵元间隔，C为声速，R为发射声源与接收阵之间的距离。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述领航航行器上的发射声源安装于领航航行器的侧部且从航行器上安装有深度传感器，所述第一解算模块计算相对位置的方法为：

其中，为从航行器相对于领航航行器的相对位置；Δτ为同侧的两个发射声源的发射信号传播的时延差，d为两个发射声源之间的阵元间隔，D_收为从航行器上的深度传感器测得的深度数据，D_发为领航航行器的深度数据，C为声速，R为发射声源与接收阵之间的距离。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述第二解算模块计算绝对位置的方法为：

其中，(X_收，Y_收，Z_收)从航行器在大地坐标系下的绝对位置，(X_发，Y_发，Z_发)为领航航行器在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述领航航行器和从航行器之间采用同步时钟方式或应答方式测量两者之间的距离差；若采用同步时钟方式，领航航行器上的信号源和从航行器中的信号处理与位置解算单元均安装同步时钟。

优选的，上述无人航行器集群协同导航装置，所述领航航行器为水面无人船或水下无人航行器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的无人航行器集群协同导航方法及装置，领航航行器按照预设的发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在发射时刻的位置姿态信息；从航行器接收正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得自身位置信息并根据当前位置信息调整自身的姿态和运行速度，实现集群协同导航；领航航行器与从航行器之间无需多次应答，隐蔽性更高。

(2)本发明提供的无人航行器集群协同导航方法及装置，可实现从航行器的实时定位，更新率更高，定位更加精确，同时可实现任意多个无人航行器的协同导航，保持从航行器的隐蔽导航。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的无人航行器集群协同导航装置的组成结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的平面发射阵的布局及坐标系定义示意图；

图3是本发明实施例二提供的无人航行器集群协同导航装置的组成结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的发射阵的布局及坐标系定义示意图；

图5是本发明实施例三提供的无人航行器集群协同导航方法的流程图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-领航航行器；2、3-从航行器；101-发射阵；102-发射机；103-信号源；104-导航与姿态测量设备；1011、1012、1013、1014-发射换能器；201、301-水听器；202、302-信号处理与解算单元；203、303-深度传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

针对现有的超短基线技术在导航时存在的隐蔽性差、需要进行复杂的延迟时间补偿等缺陷，本发明提供了一种无人航行器集群协同导航方法及装置，其解决思路为：从无人航行器集群中选择一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；其中，领航航行器上安装的多个发射声源按照预设的发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在发射时刻的位置姿态信息；通过从航行器上安装的接收阵接收正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；根据位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形，从而实现协同导航的目的。

根据领航航行器上发射声源的数量以及位置关系的不同，位置解算的过程也会存在差异；下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供的一种无人航行器集群协同导航方案，属于全向协同导航方法；图1是本实施例提供的无人航行器集群协同导航装置的组成结构示意图；

如图1所示，本实施例中，无人航行器集群包括水下无人航行器1、水下无人航行器2和水下无人航行器3，其中，水下无人航行器1为领航航行器，水下无人航行器2和水下无人航行器3为从航行器。

领航航行器上安装发射阵101、导航与姿态测量设备104、信号源103和发射机102；其中，发射阵101可安装在领航航行器的端部或底部，本发明不作具体限制；导航与姿态测量设备104用于测量领航航行器1在信号发射时刻的姿态和位置信息，并将其输出至信号源103。信号源103用于产生正交导航信号，并将领航航行器1的姿态和位置信息调制成水声通信信号。发射机102用于将生成的正交导航信号和水声通信信号进行功率放大，通过发射阵101进行广播。

图1中的发射阵101可以采用立体阵或平面阵，共包含4个阵元；图2所示为平面阵的布局示意图，图中1011、1012、1013和1014为4个发射换能器，呈垂直分布，刚性连接在一起，该发射换能器可以采用全向换能器或定向换能器。四个发射换能器1011、1012、1013和1014分别发射相互正交的相位编码信号。

领航航行器1和从航行器2、3之间的通信可采用同步时钟方式或应答方式；若采用同步时钟方式，领航航行器1和从航行器2、3之间需要事先约定发射时刻，导信号源103中安装同步时钟，信号处理及位置解算单元202、302中也均安装同步时钟。当采用应答方式时，领航航行器1将发射时刻广播至从航行器2、3。

从航行器2和从航行器3上分别安装水听器201和301、信号处理及位置解算单元202和302；以从航行器2为例进行说明，从航行器2上的水听器201用于接收发射阵101广播的正交导航信号和位置姿态信息；信号处理及位置解算单元202接收正交导航信号和位置姿态信息后，首先对位置姿态信息进行插值和滤波处理，然后根据该正交导航信号和位置姿态信息进行位置解算，获得从航行器2的位置信息；并根据位置信息调整从航行器2的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

本实施例中，信号处理与位置解算单元202包括第一解算模块和第二解算模块：

第一解算模块用于通过时延测量或相位测量获取各发射换能器与水听器之间的距离差，并根据距离差以及各发射换能器之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；具体的计算方法如下：

1)计算发射端至水听器的距离R：

R＝(t_收-t_发)·C

其中，t_发为发射端记录的信号发射时刻；t_收为接收端接收到正交导航信号的接收时刻；C为声速。

2)利用时延差信息计算水听器相对发射端的相对位置

其中，Δτ_x为发射换能器1012和1014的发射信号传播的时延差信息；Δτ_y为发射换能器1012和1014的发射信号传播的时延差信息，d为阵元间隔。

第二解算模块用于根据第一解算模块计算得到的相对位置、预置的坐标变换矩阵以及领航航行器在信号发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置；具体的：

3)结合发射时刻的领航航行器的位置和姿态信息，可获得从航行器在大地坐标系下的绝对位置(X_收，Y_收，Z_收)：

其中，(X_发，Y_发，Z_发)为发射端在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵，其中，α,β,γ分别表示发射端在发射时刻的航向角、横滚角和纵摇角；由导航与姿态测量设备104测量得到。

获得从航行器2在大地坐标系下的绝对位置之后，从航行器2根据其相对领航航行器1的位置或相对大地坐标系的绝对位置信息，调整其自身的姿态、速度等参数，保持集群航行的队形。例如，在进行无人航行器集群协同测绘时，需要使每一个从航行器沿预先设定的航线航行，当其获得相对大地坐标系的绝对位置信息时，即可获得其偏离预先设定的航线，通过调节舵机或推进器，保持在航线上航行。

领航航行器1可向从航行器2、3发送命令，实时改变队形，或执行特定的任务。例如，在进行无人航行器集群协同测绘时，领航航行器1通过向从航行器2、3发送新的测绘航线，使从航行器2、3按照新的队形进行测绘；或例如在执行水下目标搜索任务时，首先按照搜索队形进行集群航行，当领航航行器1发现目标需要转入攻击队形时，可向从航行器2、3广播目标的位置和攻击队形信息，即可使从航行器2、3按照新的攻击队形执行攻击任务。

实施例二

本实施例提供的一种无人航行器集群协同导航方案，属于侧向协同导航方法；图3是本实施例提供的无人航行器集群协同导航装置的组成结构示意图；

如图3所示，本实施例中，无人航行器集群包括水下无人航行器1、水下无人航行器2和水下无人航行器3，其中水下无人航行器1为领航航行器，水下无人航行器2和水下无人航行器3为从航行器。从航行器2和从航行器3在领航航行器1左右侧保持相对队形航行。

领航航行器1上安装发射阵101、导航与姿态测量设备104、导信号源103和发射机102。导航与姿态测量设备104用于测量领航航行器1在发射信号时刻的姿态和位置信息，并将其输出至导信号源103。导信号源103用于产生正交导航信号，并将领航航行器1的姿态和位置信息调制成水声通信信号。发射机102用于将生成的正交导航信号和水声通信信号进行功率放大，通过发射阵101进行广播。

本实施例中，发射阵101包括分别安装在领航航行器的两侧发射换能器1011、1012、1013和1014，每侧两个换能器均发射相互正交的导航信号，即发射换能器1011和1012发射相互正交的导航信号，发射换能器1013和1014发射相互正交的导航信号。

领航航行器1和从航行器2、3之间的通信可采用同步时钟方式或应答方式；若采用同步时钟方式，领航航行器1和从航行器2、3之间需要事先约定发射时刻，导信号源103中安装同步时钟，信号处理及位置解算单元202、302中也均安装同步时钟。当采用应答方式时，领航航行器1将发射时刻广播至从航行器2、3。

从航行器2和从航行器3上分别安装水听器201和301、信号处理及位置解算单元202和302、深度传感器203和303。其中，从航行器2上的水听器201用于接收发射换能器1011和1012发射的正交导航信号和位置姿态信息，从航行器3上的水听器301用于接收发射换能器1013和1014发射的正交信号和位置姿态信息；深度传感器203和303分别用于测量对应从航行器的深度数据；信号处理及位置解算单元分别根据对应水听器接收的正交导航信号和位置姿态信息以及深度传感器测得的深度数据进行位置解算，获得从航行器的位置信息；并根据位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

本实施例中，以从领航器3为例进行说明，从领航器3中的信号处理及位置解算单元301进行位置解算的具体步骤如下：

1)计算发射端至水听器301的距离R：

R＝(t_收-t_发)·C

其中，t_发为发射端记录的信号发射时刻；t_收为接收端接收到正交导航信号的接收时刻，C为声速。

2)建立如图4所示的坐标系，利用时延差信息计算水听器301相对发射端的相对位置

其中，Δτ为发射换能器1013和1014的发射信号传播的时延差信息，d为发射换能器1013和1014之间的阵元间隔，D_收为深度传感器303测量得出的接收端深度，D_发为导航与姿态测量设备104测量得出并发送给接收端的发射端深度。

3)结合发射时刻的发射端位置和发射时刻姿态信息，可获得水听器301在大地坐标系下的绝对位置(X_收，Y_收，Z_收)：

其中，(X_发，Y_发，Z_发)为发射端在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵。

获得从航行器3在大地坐标系下的绝对位置之后，从航行器3根据其相对领航航行器1的位置或相对大地坐标系的绝对位置信息，调整其自身的姿态、速度等参数，保持集群航行的队形。

上述两个实施例中，领航航行器1可向从航行器2、3发送命令，实时改变队形，或执行特定的任务。

实施例三

本实施例提供了一种无人航行器集群协同导航方法，适用于全向或侧向协同导航，参见图5，该方法包括：

S1：从无人航行器集群中选择一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；领航航行器上安装的多个发射声源按照预设的发射时刻发射正交导航信号并广播领航航行器在该发射时刻的位置姿态信息；

S2：通过从航行器上安装的接收阵接收上述正交导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；其中，进行位置解算的过程具体包括：

通过时延测量或相位测量获取各发射声源与接收阵之间的距离差，根据距离差以及各发射声源之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；

根据上述相对位置、预置的坐标变换矩阵以及领航航行器在发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置。

根据领航航行器上发射声源的数量以及位置关系的不同，位置解算的过程也会存在差异；当进行全向协同导航时，领航航行器上的发射声源至少为四个且安装于领航航行器的端部或底部，位置解算的过程参见实施例一，此处不再赘述；当进行侧向协同导航时，领航航行器上的发射声源至少为两个，从航行器上安装有深度传感器，位置解算的过程参见实施例二，此处不再赘述，

S3：根据上述位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

本实施例中，领航航行器和从航行器之间可以采用同步时钟方式或应答方式进行通信；若采用同步时钟方式，领航航行器和从航行器之间需要事先约定发射时刻并安装同步时钟；当采用应答方式时，领航航行器将发射时刻广播至从航行器即可。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人航行器集群协同导航方法，其特征在于，包括：

S1：从无人航行器集群中选择一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；所述领航航行器上安装的至少两个发射声源按照预设的发射时刻发射相互正交的导航信号并广播领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息，从航行器无需应答，所述位置姿态信息包括航向角、横滚角和纵摇角；

S2：通过所述从航行器上安装的接收阵接收所述相互正交的导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；

S3：根据所述位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

2.如权利要求1所述的无人航行器集群协同导航方法，其特征在于，进行位置解算的过程具体包括：

通过时延测量或相位测量获取各发射声源与接收阵之间的距离差，根据所述距离差以及各发射声源之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；

根据所述相对位置以及领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置。

3.如权利要求1或2所述的无人航行器集群协同导航方法，其特征在于，所述从航行器根据领航航行器发送的控制命令实时改变航线或队形；所述控制命令包括航线信息、目标位置或队形信息。

4.如权利要求2所述的无人航行器集群协同导航方法，其特征在于，所述领航航行器和从航行器之间采用同步时钟方式或应答方式测量两者之间的距离差；若采用同步时钟方式，两者均安装同步时钟。

5.如权利要求2所述的无人航行器集群协同导航方法，其特征在于，所述绝对位置的计算方法为：

其中，(X_收，Y_收，Z_收)从航行器在大地坐标系下的绝对位置，(X_发，Y_发，Z_发)为领航航行器在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵，α,β,γ分别表示领航航行器在发射时刻的航向角、横滚角和纵摇角，为从航行器相对领航航行器的相对位置。

6.一种无人航行器集群协同导航装置，其特征在于，所述无人航行器集群中的一个无人航行器作为领航航行器，其余作为从航行器；其中，所述领航航行器上安装有导航与姿态测量设备和至少两个发射声源；所述从航行器上安装有信号处理与位置解算单元和接收阵；

所述导航与姿态测量设备用于测量领航航行器在预设的发射时刻的位置姿态信息，所述位置姿态信息包括航向角、横滚角和纵摇角；

所述发射声源按照所述发射时刻发射相互正交的导航信号并广播领航航行器在发射时刻的所述位置姿态信息，从航行器无需应答；

所述信号处理与位置解算单元通过所述接收阵接收所述相互正交的导航信号和位置姿态信息并进行位置解算，获得从航行器的位置信息；并根据所述位置信息调整从航行器的姿态和运行速度以保持集群航行的队形。

7.如权利要求6所述的无人航行器集群协同导航装置，其特征在于，所述信号处理与位置解算单元包括第一解算模块和第二解算模块：

所述第一解算模块用于通过时延测量或相位测量获取各发射声源与接收阵之间的距离差，并根据所述距离差以及各发射声源之间的位置关系计算从航行器相对领航航行器的相对位置；

所述第二解算模块用于根据所述相对位置以及领航航行器在所述发射时刻的位置姿态信息计算从航行器在大地坐标系下的绝对位置。

8.如权利要求6或7所述的无人航行器集群协同导航装置，其特征在于，所述从航行器根据领航航行器发送的控制命令实时改变航线或队形；所述控制命令包括航线信息、目标位置或队形信息。

9.如权利要求7所述的无人航行器集群协同导航装置，其特征在于，所述领航航行器和从航行器之间采用同步时钟方式或应答方式测量两者之间的距离差；若采用同步时钟方式，两者均安装同步时钟。

10.如权利要求7所述的无人航行器集群协同导航装置，其特征在于，所述第二解算模块计算绝对位置的方法为：

其中，(X_收，Y_收，Z_收)从航行器在大地坐标系下的绝对位置，(X_发，Y_发，Z_发)为领航航行器在发射时刻的绝对坐标，T(α,β,γ)为坐标变换矩阵，α,β,γ分别表示领航航行器在发射时刻的航向角、横滚角和纵摇角，为从航行器相对于领航航行器的相对位置。