[發明專利]一種基于進化策略的分段搜索地磁仿生導航方法

在審

• 申請號: 201910229284.4
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN109813304A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 劉明雍;郭嬌嬌;牛云;王夢凡;李嘉琦;汪培新;王聰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種基于進化策略的分段搜索地磁仿生導航方法，以多目標進化算法為理論依據，在借鑒大自然中的生物利用地磁場完成歸巢、遷徙等活動的基礎上，從生物磁趨勢性敏感角度出發，提出一種不依賴先驗數據庫的基于進化策略的分段搜索的地磁仿生導航方法。有著全天候、完全自主、隱蔽性強、無累計誤差、適用于未知環境等優勢。

技術領域

本發明涉及一種基于進化策略的分段搜索的地磁仿生導航方法，屬于地磁導航技術領域。

背景技術

導航技術的發展對于軍事方面和民用方面的發展有著重要的意義。目前，根據導航信源利用方式的不同，導航方式主要分為三類：利用自身信息的自主方式，借助外界信源的非自主方式，利用地球固有物理特征的匹配方式。其中自主導航方式的優點有全天候、全空間、高隱蔽性，缺點是成本高、導航誤差會累計增大；非自主導航方式的定位精度高、無需初始對準、定位精度與航程無關，但是易受干擾、隱蔽性差、需要額外的輔助系統；利用地球固有物理特征的匹配導航方式有自主性高、隱蔽性強的優點，但是定位精度和導航適用范圍受先驗數據圖的完整性、精度限制，難以在未知環境中應用，例如地磁匹配導航。以上導航方式都存在一定的不足，因此有必要發展新型的自主導航方式。

發明內容

針對以上導航方式的不足，以及現有的地磁匹配導航嚴格依據先驗數據庫的問題，本發明以多目標進化算法為理論依據，在借鑒大自然中的生物利用地磁場完成歸巢、遷徙等活動的基礎上，從生物磁趨勢性敏感角度出發，提出一種不依賴先驗數據庫的基于進化策略的分段搜索的地磁仿生導航方法。有著全天候、完全自主、隱蔽性強、無累計誤差、適用于未知環境等優勢。

本發明的技術方案為：

所述一種基于進化策略的分段搜索地磁仿生導航方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：以航向角為種群樣本進行初始化，構建樣本基因庫θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_n}，其中θ_i＝{Δθ×r},i＝1,2,...,n，表示基因庫中某一可選擇的航向信息，Δθ表示角度的離散間隔；r是[1,R]的隨機數，R＝(360/Δθ)；n為基因樣本庫的規模；

步驟2：進行航向選擇：如果當前載體具有確定的航向，則以其作為載體下一步的運動方向；如果沒有確定的航向，則從基因庫中隨機選擇一個樣本作為載體的航向，并按照設定的速度航行固定的時間；

步驟3：計算目標函數：測量當前位置處的地磁參量，并計算當前位置的目標函數

其中M為選擇的地磁特征參量個數，表示目標位置的第m個地磁特征參量值，表示起始位置的第m個地磁特征參量值，表示當前k時刻位置處的第m個地磁特征參量值；

步驟4：實行獎懲機制：如果F(B,k)≤F(B,k-1)，則將當前航向角在基因庫中復制一次，并隨機替換基因庫中某一航向角；如果F(B,k)≤F(B,k-1)，且對于M個地磁參量均滿足f_m(k)＜f_m(k-1),(m＝1,2,...,M)，則以當前航向角繼續作為下一時刻載體的航向角，其中否則認為下一時刻沒有確定的航向；如果F(B,k)＞F(B,k-1)，則從基因庫中隨機選擇一個航向角將當前航向角從基因庫中替換掉；

步驟5：判斷停止準則：如果滿足停止條件F(B,k)＜ε，則算法終止，導航完成；否則，令k＝k+1，跳至步驟2繼續進行導航，直至滿足終止條件。

進一步的優選方案，所述一種基于進化策略的分段搜索地磁仿生導航方法，其特征在于：以設定的概率對基因庫中的航向角執行變異操作。