[發明專利]一種移動機器人地磁感知導航方法

在審

• 申請號: 201910913366.0
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110617812A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李紅;屈軍鎖;吳青;江祥奎;王之倉;張立銀;侯銀龍
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/20
• 代理公司: 61223 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李杰梅

1.一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、初始設定運動時刻k＝0，并獲得移動機器人當前時刻所處位置以及目標位置的地磁參量；

S2、當k＝k+1時，從環境中觀察當前狀態<s_k>，即該點位置的地磁參量且判斷移動機器人當前時刻所處位置的地磁參量的目標函數與所述目標位置的地磁參量的目標函數值是否在預設范圍內；若是，則表示到達目標位置，完成此次導航；否則跳轉到S3；

S3、確定移動機器人在選擇一個執行運動參數θ^k后收到一個立即回報r_k，即：

其中，r_k＝1表示移動機器人執行θ^k后得到的獎勵，即將該方向保留，增加該方向上后續被選取的轉移概率；r_k＝-1表示移動機器人執行θ^k后得到的懲罰，即執行該方向后所需的代價較高，偏離目標位置，從而將該方向摒棄掉；

S4、確定移動機器人在當前時刻對應的運動方向，將移動機器人沿所述運動方向行駛預設步長，重復上述S2和S3，直到完成導航。

2.如權利要求1所述的一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，在所述S2中，所述目標函數通過以下方法構建，包括：

S201、對于任意一個點，其磁場參量環境B可描述為：

B＝{B₁,B₂,…,B_n} (2)

其中，B₁,B₂,…,B_n為地球磁場的參量元素；

S202：將目標位置處的地磁參量與該點位置的地磁參量中對應的任意一個參量元素之間的差作為目標函數，即：

其中，表示目標位置處第i個地磁參量的值，表示當前時刻所處位置的第i個地磁參量的值，g_i表示第i個地磁參量的子目標函數；

S203、獲取目標位置處的地磁參量與該點位置的地磁參量中每個參量元素對應的目標函數，對所述目標函數進行如下的歸一化處理，即：

其中，為起始位置處的地磁參量值，G為目標函數。

3.如權利要求1所述的一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，在所述S4中，移動機器人每運動預設步長后到達一個位置點對應一個時刻。

4.如權利要求1所述的一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，在所述S4中，

確定移動機器人在當前時刻對應的運動方向，包括：

樣本空間中的運動方向θ由下式中的元素組成：

θ＝{θ₁,θ₂,…,θ_m,m＝2π/Δθ,θ_i＝Δθ×i,i∈[1,m]} (5)

其中，m為個體集合中的元素個數，Δθ為預設航向間隔。

5.如權利要求4所述的一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，所述樣本空間Q由個體中的多個元素組成，即：

Q＝{θ_j|j＝1,2,…,SP} (6)

式中，θ_j為樣本中的第j個元素，SP表示樣本空間大小；

從樣本空間中隨機地選取一個個體航向角元素θ_i，作為移動機器人當前時刻的進行方向，初始階段，每一個被選擇的樣本個體概率為：

當迭代執行k步后，被選擇個體θ_i的概率為：

6.如權利要求1所述的一種移動機器人地磁感知導航方法，其特征在于，所述磁場參量元素包括磁場總強度、磁偏角、磁傾角、磁場水平分量以及磁場三分量中的部分或全部。