[發明專利]一種重磁場組合導航算法

在審

• 申請號: 201710350285.5
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN108955669A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 田亮;韓少紅;趙俊;趙德軍
• 申請（專利權）人: 田亮
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種重磁場組合導航算法，其特征在于：先建立地磁數據庫及信息處理模塊，所述地磁數據庫用于向地磁圖匹配系統提供地磁圖數據，所述信息處理模塊采用插值方法完成地磁實測數據的內插計算，運用地磁圖匹配導航算法完成導航和定位任務，所述導航算法包括以下步驟：

S1、建立地磁場模型，根據所述磁場模型構建基于MF7磁異常場模型的1.5′×1.5′區域地磁數據庫；

S2、利用基于克呂格插值算法對地磁圖進行重構，對多個測量點進行匹配，在所述地磁數據庫中找到與測量點地磁參數的匹配點，其中，測點與插值點的變異函數為：

其中：h為距離滯后矢量；Z(x)為在位置x處的實測值；Z(x，h)為距離位置x偏離h處的實測值；

S3、建立基于遺傳、粒子群和蟻群算法的地磁匹配導航算法；

S4、構件地磁匹配與重力匹配的組合導航。

2.根據權利要求1所述的一種重磁場組合導航算法，其特征在于，步驟S1中，地磁場是地理坐標(θ，λ)的函數，根據地理坐標(θ，λ)唯一確定的地球磁場表達式為：

其中，X(θ，λ)為地磁場強度的X分量，Y(θ，λ)為地磁場強度的Y分量，Z(θ，λ)為地磁場強度的Z分量，m和n為變化指數，p為復合高斯系數，q為復合高斯系數，θ為余緯，λ為經度。

3.根據權利要求1所述的一種重磁場組合導航算法，其特征在于，步驟S2中，確定地球近地空間內地磁場矢量與測量點地磁場矢量具有最高的相似程度的匹配點，用夾角δ或距離||ε||表示兩個矢量之間的相似程度，||ε||最小為零時兩個矢量完全相同，當||ε||小于某一個值時，認為匹配成功。

4.根據權利要求3所述的一種重磁場組合導航算法，其特征在于：選用平均絕對差法作為評價相似程度的標準，衡量標準在多測量點匹配的情況下表示如下：

其中，x_u，v+i為試驗位置(u，v)周圍參考區域的第i個點的磁場矢量；y_i為測量第i個點的磁場測量值；N表示相關處理的數據總數；D表示相關函數值；D(u，v)出現極小值時表示兩個模型匹配。

5.根據權利要求1所述的一種重磁場組合導航算法，其特征在于，步驟S3中，基于遺傳算法的地磁匹配導航算法具體步驟如下：

S311、初始化：以慣性導航提供的參考位置為基準，在可行域內產生n個個體組成初始群體；

S312、計算適應度值：計算群體中每個個體的適應度值，每個個體與測量數據序列的J_COR作為個體的適應度值；

S313、優選：根據每個個體的適應度值進行選擇，適應度值大的個體被保留，適應度值小的被去除，保留群體的二分之一作為優秀個體；

S314、交叉變異：對每兩個相鄰的適應度值對應的個體進行對應求加權平均，根據適應度值的大小對其對應的個體賦以不同的權，然后再對整個保留下來的個體做加權平均作為N個個體中的最后一個；

S315、判斷是否滿足停止迭代的條件，如果不滿足條件就轉至步驟S312，如果滿足就去執行步驟S316；

S316、輸出最優解：滿足停止條件的就是最優解，并通過解碼作為遺傳算法的解輸出。

6.根據權利要求1所述的一種重磁場組合導航算法，其特征在于，步驟S3中，基于粒子群算法的地磁匹配導航算法具體步驟如下：

S321、在可行域中隨機產生粒子的位置和速度，并對它們進行編碼；

S322、根據實際情況的應用確定每個粒子P_i的適應度值fit，將最優適應度值賦值給pbest_i；

S323、在所有的粒子中找出最好的適應度值pbest_i賦值給gbert_k；

S324、在可行域內更新P_i的速度，在可行域中更新P_i的位置；

S325、判斷輸出：判斷是否滿足終止條件，滿足就輸出結果，不滿足就重新返回步驟S322。