[發明專利]一種地磁多參量多目標快速收斂的仿生導航方法

有效

• 申請號: 201911022562.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110849355B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 張濤;張佳宇;張晨;張江源;夏茂棟;王健;朱永云;張亮;魏宏宇;張碩驍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種地磁多參量多目標快速收斂的仿生導航方法，其特征在于，包括：

步驟1：獲取載體當前時刻所處位置及目標位置的地磁參量；

所述的地磁參量的元素包括磁場三分量、磁場總強度、磁場水平分量、磁偏角、磁傾角中的部分或全部，所述磁場三分量，分別為北向分量、東向分量、垂直分量；

步驟2：判斷是否到達目的地：根據當前位置與目的地的地磁參量構建損失函數，通過計算當前的損失函數來判斷載體是否到達目的地，若到達目的地，停止搜索完成導航；否則跳轉至步驟3；

步驟2中第i個地磁參量的損失函數為：

其中與分別k時刻載體位置與目的地的第i個地磁參量信息，通過觀察當前的損失函數來判斷載體是否到達目的地，考慮地磁參量間的量級和單位，對損失函數進行歸一化處理，得：

其中，分別為載體初始位置和目的地的第i個地磁參量信息，當載體行進至目的地時，損失函數值理論上為0，因此，當前位置磁參量的損失函數值較小時，即滿足F(B_k)≤ε,可認為導航器到達目的地，其中ε為接近0的極小量，根據導航精度進行設定；

步驟3：依據搜索策略對最優行進角進行預測：載體行進過程中，若相鄰兩時刻的磁場矢量的變化方向與目的地和當前位置的地磁矢量變化方向一致時，則滿足多參量同時同地收斂的條件，依據上述原則進行最優行進角的確定，重復上述步驟，直到完成導航；

步驟3中所述的搜索策略滿足時即有：

(B_aim-B_k)//(B_k+1-B_k)

其中，B_k，B_k+1，B_aim分別表示k時刻、k+1時刻及目的地地磁參量，當滿足以上條件時，向量(B_aim-B_k)與(B_k+1-B_k)之間的夾角為0，因此，分別計算當前位置和四周的鄰近位置地磁信息的差值向量，與目標點和當前位置的地磁信息差值向量之間的夾角，取夾角最小時的行進角為最優行進方向，并沿其運動預設步長；

所述鄰近位置的分布為以當前點為圓心對行進角進行離散采樣，表示為：

θ＝{θ₁,θ₂,…,θ_M}，

其中，I_θ為采樣間隔，θ_i＝i×I_θ，根據導航精度調整采樣間隔。