[發(fā)明專利]一種航磁無人機(jī)舵機(jī)布局智能優(yōu)化方法、裝置及電子設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211333344.5
• 申請(qǐng)日: 2022-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN115542936A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛健;徐為;胡祥云;董浩斌;吳濤;余紅;王光旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 吳曉茜

1.一種航磁無人機(jī)舵機(jī)布局智能優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

對(duì)每個(gè)磁力儀區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理，并定義無人機(jī)左、右翼的初始測(cè)量點(diǎn)和移動(dòng)矢量；

采用天鷹優(yōu)化算法在網(wǎng)格化的磁力儀區(qū)域內(nèi)對(duì)舵機(jī)位置和方向進(jìn)行尋優(yōu)，具體包括：

初始化種群：

種群X為所有舵機(jī)位置和方向的布局組合，也就是候選解的集合：

式中，X_i為第i個(gè)布局組合，i＝1,2,3,…,N_p，N_p為組合數(shù)量，j＝1,2,3,…,6N，N為舵機(jī)數(shù)量；

第i個(gè)布局組合的第j維變量x_i,j的初始值按照下式生成：

x_i,j＝LB_j+rand×(UB_j-LB_j)

式中，UB_j和LB_j分別維第j維變量的最大值和最小值，rand為0到1之間的隨機(jī)數(shù)；

令當(dāng)前迭代次數(shù)為t，迭代上限為T；

當(dāng)t2T/3且rand0.5時(shí)，執(zhí)行舵機(jī)布局組合的第一更新方法；

當(dāng)t2T/3且rand≥0.5時(shí)，執(zhí)行舵機(jī)布局組合的第二更新方法；

當(dāng)t≥2T/3且rand0.5時(shí)，執(zhí)行舵機(jī)布局組合的第三更新方法；

當(dāng)t≥2T/3且rand≥0.5時(shí)，執(zhí)行舵機(jī)布局組合的第四更新方法；

根據(jù)磁干擾強(qiáng)度、不均勻性和左右翼間的不均衡性確定自適應(yīng)度函數(shù)，并在每次迭代更新的過程中計(jì)算自適應(yīng)度函數(shù)值；

當(dāng)達(dá)到迭代上限T時(shí)，停止迭代，取自適應(yīng)度函數(shù)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的布局組合為最優(yōu)的舵機(jī)布局組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航磁無人機(jī)舵機(jī)布局智能優(yōu)化方法，其特征在于，定義無人機(jī)左、右翼的初始測(cè)量點(diǎn)為P_0-left＝(-x₀,y₀,z₀),P_0-right＝(x₀,y₀,z₀)；

為了遍歷所有測(cè)量點(diǎn)，定義左、右翼移動(dòng)矢量P_m-left和P_m-right如下：

P_m-left＝(-(s-1)d,-(t-1)d,0)

P_m-right＝((s-1)d,-(t-1)d,0)

式中，s,t＝1,2,3,…,n，分別表示磁力儀區(qū)域n×n網(wǎng)格中的第s行，第t列的測(cè)量點(diǎn)；d為相鄰測(cè)量點(diǎn)之間的間距。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航磁無人機(jī)舵機(jī)布局智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述第一更新方法為擴(kuò)大搜索，第t+1次迭代的布局組合X₁(t+1)表達(dá)式為：

式中，X_best(t)為經(jīng)過第t次迭代后獲得的最優(yōu)磁源方位布局組合，X_M(t)為第t次迭代所有磁源方位布局組合的平均值，X_i(t)為第t次迭代所有布局組合種群中的第i個(gè)組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航磁無人機(jī)舵機(jī)布局智能優(yōu)化方法，其特征在于，所述第二更新方法為縮小搜索，第t+1次迭代的布局組合X₂(t+1)表達(dá)式為：

X₂(t+1)＝X_best(t)×Levy(6N)+X_R(t)+(S_y-S_x)×rand)

式中，X_R(t)是第t次迭代產(chǎn)生的隨機(jī)布局組合，Levy(6N)是一種萊維飛行分布函數(shù)，用于產(chǎn)生隨機(jī)步長(zhǎng)，S_x和S_y用于確保算法以螺旋軌跡進(jìn)行最優(yōu)布局搜索：

式中，u和v為0到1之間的隨機(jī)數(shù)，Levy指數(shù)β取固定值1.5，螺旋搜索參數(shù)的比例系數(shù)U設(shè)定為0.00565，用于控制螺旋搜索振蕩幅度的D₁取值為3N，搜索周期數(shù)R取值為10。