一种水下自主航行器导航远程导航方法技术

本发明专利技术涉及一种水下自主航行器导航远程导航方法，受生物长途迁徙原理启发，归结地球物理场导航过程为多参量多目标搜索问题，将水下航行器导航参数作为搜索方案构建进化种群，采用时序进化搜索算法，在求解多目标搜索问题的同时获取的导航收益，最终实现无需先验数据库的地球物理场导航，本发明专利技术除了无需先验数据库的优点外，还提高了水下航行器自主导航能力、隐蔽性，可作为洲际远程导航、无人机等运载体的导航控制方法。本发明专利技术的方法从仿生搜索角度实现远程导航任务，摆脱了地球物理场导航对先验数据库的依赖，增强了水下航行器自主运动能力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，受生物长途迁徙原理启发，归结地球物理场导航过程为多参量多目标搜索问题，将水下航行器导航参数作为搜索方案构建进化种群，采用时序进化搜索算法，在求解多目标搜索问题的同时获取的导航收益，最终实现无需先验数据库的地球物理场导航，本专利技术除了无需先验数据库的优点外，还提高了水下航行器自主导航能力、隐蔽性，可作为洲际远程导航、无人机等运载体的导航控制方法。本专利技术的方法从仿生搜索角度实现远程导航任务，摆脱了地球物理场导航对先验数据库的依赖，增强了水下航行器自主运动能力。【专利说明】-种水下自主航行器导航远程导航方法
本专利技术属于水下航行器领域，具体设及。
技术介绍
水下自主航行器是一种水下自主运动的机器人，主要功能是承担水下勘探、侦测 甚至是军事上的进攻防守等任务，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点。由于在 水下无线电信号衰减严重，陆地与空中常用的Gl^s定位系统，难W适用于水下环境，导航问 题已经成为发展水下航行器技术重要的挑战。 目前，水下自主航行器常用的导航方法主要有两类： 一类是利用自身信息的导航系统，如惯性系统、多普勒系统，载体利用自身运动运 动信息进行航位推算，工作不受外部环境影响，具有全天候、全空间、高隐蔽性等特点。然 而，此类方法成本高、且导航误差随航程会累积增大，远程长航时情况下，精度难W保证。 二类是利用地球物理场的导航系统，如地磁匹配、地形匹配等，利用实测物理场特 征数据与先验数据库相关匹配，获取位置信息，此类方法具有高自主性、隐蔽性强等特点。 然而，定位精度与导航适用范围受先验数据库的完整性、精确度限制，难W在未知环境应 用。就目前环境探测技术而言，建立全时空导航可用的先验数据库是困难的、昂贵的，尤其 是水下环境。 上述两类方法所存在的缺陷，将大大减低水下航行器远程导航能力。
技术实现思路
要解决的技术问题 [000引为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种水下自主航行器导航远程导航方 法，针对W上缺陷，受生物进行远程迁徙的导航原理启发，提出一种多特征参量捜索的导航 方法，将地球物理场看做多种参量的混合体，转化导航问题为多参量多目标捜索问题，通过 载体自主捜索运动求解多目标问题，实现无需地球物理场先验数据库的远程自主导航目 的。 技术方案 ，其特征在于步骤如下： 步骤1;为自主航行器装载远程导航运动参数，包括载体航行速度V，航向采样间 隔T，导航目标特征集CT; 步骤2 载体可行性运动方向为样本，建立进化种群，其中第j个样本为：e j.= TXi，其中；0为可行性运动方向，i G ，m为可行性运动方向的数目；_]'￡[1，"- ，NpJ，Np。。为种群规模； 步骤3 ;在第k个时刻，实测当前载体所处位置的环境特征集合C\执行导航运动 捜索，从进化种群中随机选取任一样本作为载体运动方向，执行导航捜索，在单位时间内获 得运动位移为以实测移动当前特征集合CW; 步骤4、计算所执行样本的导航性能；将特征集合带入公式 【权利要求】1. ，其特征在于步骤如下： 步骤1 :为自主航行器装载远程导航运动参数，包括载体航行速度V，航向采样间隔T， 导航目标特征集CT; 步骤2 :以载体可行性运动方向为样本，建立进化种群，其中第j个样本为：0j=TXi，其中：0为可行性运动方向，iG，m为可行性运动方向的数目；_]_￡，N_为种群规模； 步骤3 :在第k个时刻，实测当前载体所处位置的环境特征集合Ck，执行导航运动搜索， 从进化种群中随机选取任一样本作为载体运动方向，执行导航搜索，在单位时间内获得运 动位移为L，实测移动当前特征集合Ck+1;计算获取多目标函数F及约束函数J;如果目标函数F中各子目标函数收敛至0,则认为载 体到达目的地，否则依据约束函数进行种群进化；如果约束函数J变小，则对种群执行繁殖 操作；如若约束函数J变大，则对种群执行淘汰操作； 其中，Ulrf为水下航行器导航参数，由航行速度V和航向角0组成；F为目标函数，J为 搜索约束； 步骤5、繁殖操作：以等概率随机从种群中选取样本，赋值为上一步被执行的样本； 步骤6:淘汰操作，随机生成新的种群样本替换上一步被执行的样本； 步骤7:变异操作，针对种群所有样本，按照变异算子，执行变异操作，得到新的种群； 步骤8 :得到新的进化种群，重新进行样本选择，执行步骤3 ;往复进行上述过程，直至 目标函数F收敛至各自最小值。【文档编号】G01C21/20GK104501815SQ201410789866【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日 【专利技术者】刘明雍, 刘坤, 李红, 张小件, 李洋, 杨盼盼, 雷小康 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下自主航行器导航远程导航方法，其特征在于步骤如下：步骤1：为自主航行器装载远程导航运动参数，包括载体航行速度v，航向采样间隔T，导航目标特征集CT；步骤2：以载体可行性运动方向为样本，建立进化种群，其中第j个样本为：θj＝T×i，其中：θ为可行性运动方向，i∈[1,…,m]，m为可行性运动方向的数目；j∈[1,…,Npop]，Npop为种群规模；步骤3：在第k个时刻，实测当前载体所处位置的环境特征集合Ck，执行导航运动搜索，从进化种群中随机选取任一样本作为载体运动方向，执行导航搜索，在单位时间内获得运动位移为L，实测移动当前特征集合Ck+1；步骤4、计算所执行样本的导航性能：将特征集合带入公式F=min{f1,f2,···fn}Ji=g(Cik,CiT,uk-1)]]>中，计算获取多目标函数F及约束函数J；如果目标函数F中各子目标函数收敛至0，则认为载体到达目的地，否则依据约束函数进行种群进化；如果约束函数J变小，则对种群执行繁殖操作；如若约束函数J变大，则对种群执行淘汰操作；其中，uk‑1为水下航行器导航参数，由航行速度v和航向角θ组成；F为目标函数，J为搜索约束；步骤5、繁殖操作：以等概率随机从种群中选取样本，赋值为上一步被执行的样本；步骤6：淘汰操作，随机生成新的种群样本替换上一步被执行的样本；步骤7：变异操作，针对种群所有样本，按照变异算子，执行变异操作，得到新的种群；步骤8：得到新的进化种群，重新进行样本选择，执行步骤3；往复进行上述过程，直至目标函数F收敛至各自最小值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明雍，刘坤，李红，张小件，李洋，杨盼盼，雷小康，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61