[发明专利]一种基于栅格特征的差分进化地磁导航方法

说明书

本发明提出一种基于栅格特征的差分进化地磁导航方法，首先将导航区域栅格化并建立导航区域的栅格地磁数据库，之后基于栅格地磁参量进行差分进化地磁导航，利用移动载体中均布在载体质心周围的8个方向上的地磁传感器采集的不同方向上的地磁参量进行差分进化。试验结果表明，本发明能够有效的利用地磁场趋势，快速完成导航任务。

技术领域

本发明涉及一种基于栅格特征的差分进化地磁导航方法，属于地磁导航技术领域。

背景技术

地磁导航是以地球磁场的物理属性为基础，为移动载体提供相关的导航信息。地磁导航技术基于地磁场是一个矢量场，其强度大小和方向是位置的函数，同时地磁场具有丰富的特征，例如总强度、矢量强度、磁倾角、磁偏角等，为导航提供了丰富的信息。地磁导航是载体在运动过程中，通过当前位置的地磁参量与目标位置的地磁参量进行比较，经过导航算法解算出下一时刻载体的航向角，载体在行进过程中利用地磁趋势到达特定的目标位置。地磁导航技术作为一种无源自主导航方法，具有抗干扰能力强、隐蔽性好、无累积误差的优点。

发明内容

要解决的技术问题

由于地磁场是一个长期变化的磁场，因此利用某一确定位置处的地磁参量作为导航参数会导致实际中导航精度不高，针对以上问题，本发明提出一种基于栅格特征的差分进化地磁导航方法。

本发明的技术方案为：

所述一种基于栅格特征的差分进化地磁导航方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在导航区域内，将区域栅格化为长、宽均为L的栅格；

步骤2：提取步骤1中每个栅格内的N个点的地磁参量，并对地磁参量进行处理作为当前栅格的地磁参量；

步骤3：由步骤2中提取出的栅格地磁参量，建立导航区域的栅格地磁数据库；

步骤4：基于栅格地磁参量进行差分进化地磁导航，其中移动载体上安装有9个地磁传感器，其中一个安装在载体质心位置，另外八个均布在载体质心周围的8个方向上：

步骤4.1：初始化种群NP为种群个体数，利用随机数对种群中个体进行赋值如下：

其中POP＝45°，这个种群中每个个体均为45°的倍数：45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、360°，对应于载体上在这8个方向上安装的地磁传感器，使得载体可以向周围8个方向搜索；

步骤4.2：设载体当前时刻进行的是第G次搜索，通过载体质心位置处地磁传感器采集得到的当前位置对应的地磁参量为B(x_G,y_G)，而起始位置的地磁参量为B⁰，目标位置的地磁参量为B^T；当前种群为

利用载体8个方向上安装的地磁传感器，采集载体在当前位置上8个方向的地磁参量，从而能够获得当前种群中各个个体所表示角度方向上的地磁参量并计算每个个体的适应度为：

其中为种群中第j个个体所表示角度方向上的第i个地磁参量；

步骤4.3：进行变异操作：

从当前种群中随机选择三个不同的个体和按照公式

进行个体变异，并将所得到的角度规整为最接近的45°倍数，从而得到变异后的个体参数F是尺度系数；重复变异过程NP次，得到变异后的种群

步骤4.4：计算变异后种群中的每个个体的适应度；然后依据适应度值采用选择操作从当前种群和变异种群中选择出较优的个体组成新种群X^G+1：