基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法及系统，飞行器编队包括一个主飞行器和多个从飞行器，主飞行器上设置有惯性导航系统，所有的飞行器上安装有地磁探测单元，每个飞行器相对于主飞行器的飞行坐标固定；其中导航方法包括：1、在地磁匹配时间段内分别多次采集每个飞行器上地磁探测单元的地磁测量值以及同时刻的惯性导航系统指示坐标；计算每个飞行器与地磁测量值同时刻的惯导推算坐标；3、采用PSO获取惯性导航系统的最佳修正参数；3、用所述最佳修正参数对惯性导航系统的指示坐标进行修正。该方法能够对惯性导航系统的指示位置坐标进行修改，以校正惯性导航系统的误差，且没有累积误差。

【技术实现步骤摘要】
基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法及系统
本专利技术属于地磁导航
，具体涉及一种对飞行器编队的惯性导航指示坐标进行修正的方法以及系统。
技术介绍
地磁导航作为一种无源自主导航方式，具有无累计误差、隐蔽性良好等优点，是航行器导航定位的重点研究方向之一。在实际工作中，单航行器地磁匹配采用一维航迹匹配，存在定位概率低、使用范围有限等不足。随着空战环境日益复杂，作战武器性能也逐步提升，多飞行器协同制导已成为空战中的主要作战方式，高精度的导航定位系统是飞行器顺利执行任务的关键。飞行器通过信息共享，使各飞行器都具有误差有界的定位能力。当某些飞行器受到环境影响或系统故障丧失导航能力时，通过协同导航可以使这些飞行器恢复一定的导航能力。地磁导航作为一种无源自主导航方式，在水下深空和制导等领域具有较多的应用。作为一种辅助导航方式，地磁导航没有累积误差，能有效校正惯性导航系统误差。地磁匹配定位是地磁导航系统的关键技术，其目的是根据惯性导航系统指示航迹与实际地磁测量序列来计算确定系统的初始定位误差与航迹变换关系。多飞行器组网飞行条件下，地磁量测值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法，所述飞行器编队包括一个主飞行器和多个从飞行器，所述主飞行器上设置有惯性导航系统，所有的飞行器上安装有地磁探测单元，第k个飞行器相对于主飞行器的飞行坐标为

【技术特征摘要】
1.基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法，所述飞行器编队包括一个主飞行器和多个从飞行器，所述主飞行器上设置有惯性导航系统，所有的飞行器上安装有地磁探测单元，第k个飞行器相对于主飞行器的飞行坐标为M为飞行器总数；其特征在于，包括：
(1)在地磁匹配时间段内分别多次采集每个飞行器上地磁探测单元的地磁测量值以及与同时刻的惯性导航系统指示坐标P1ins(k,i)；i＝1,2,…,Nk，Nk为第k个飞行器在地磁匹配时间段内的采样点数；
计算第k个飞行器与地磁测量值同时刻的惯导推算坐标



(2)采用PSO获取惯性导航系统的最佳修正参数p＝(△px,△py,θ,a)，△px,△py,θ,a分别为主飞行器上惯性导航系统指示坐标的x，y方向的平移误差、航向角误差与缩放因子；
所述最佳修正参数为使飞行器编队中所有飞行器地磁测量值与基准图上地磁值的误差和最小时的修正参数；
(3)用所述最佳修正参数对惯性导航系统的指示坐标进行修正：



其中P1ins为修正前的惯性导航系统的指示坐标值；P1t为修正后的惯性导航系统的指示坐标值。


2.根据权利要求1所述的基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法，其特征在于，所述步骤(2)具体步骤包括：
(2.1)定义N个粒子组成粒子集Z＝{zj|j＝1..N}，每个粒子的位置用p表示，p＝(△px,△py,θ,a)；第j个粒子zj的位置为pj＝(△pxj,△pyj,θj,aj)，速度为vj；在搜索空间内随机初始化N个粒子的位置；所述搜索空间由惯性导航系统的误差约束：△px,min<△pxj<△px,max，△py,min<△pyj<△py,max，θmin<θ<θmax，amin<a<amax；其中△px,min、△px,max分别为惯性导航系统在x方向的位置误差最小值和最大值；△py,min、△py,max分别为惯性导航系统在y方向的位置误差最小值和最大值；θmin、θmax分别为惯性导航系统航向误差的最小值和最大值；amin、amax分别为惯性导航系统速度误差的最小值和最大值；
粒子速度vj初始化为其中σx、σy、σθ、σa分别为N个粒子初始位置中△px,△py,θ,a的标准差；
设置最大迭代次数Hth；定义位置在p＝(△px,△py,θ,a)粒子的适应度为飞行器编队中所有飞行器地磁测量值与读图值的误差和E(p)，计算如下：




为第k个飞行器在地磁匹配时间段的第i个地磁测量值，为对修正后的坐标；为基准图上位置处的地磁值；
初始化迭代次数h＝0，初始化第j个粒子的最佳位置pj,best为pj；
(2.2)将N个粒子的位置pj＝(△pxj,△pyj,θj,aj)分别作为参数计算适应度E(pj)，选择其中适应度值最小的粒子位置作为初始的粒子集最佳位置pbest；
(2.3)按如下更新方程更新粒子集Z中粒子zj的位置和速度：






上式中，h表示迭代次数；c1、c2为学习因子；r1、r2为[0,1]范围内均匀分布的随机数；ωh为惯性权值，
更新完成后重新计算每个粒子的适应度；如果则将pj,best的值更新为如果则将pbest更新为
迭代次数h加一；
(2.4)重复步骤(2.3)，直到迭代次数h达到预设的阈值Hth，或pbest连续Ht′h次迭代都不发生更新，结束迭代；此时pbest的值(△pxbest,△pybest,θbest,abest)即为当前时刻主飞行器惯性导航系统的最佳修正参数。


3.根据权利要求2所述的基于PSO的飞行器编队多维地磁匹配导航方法，其特征在于，所述学习因子c1、c2为[0,2]范围内的常数。


4.根据权利要求1所述的基于PSO的飞行器编队多维...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立辉，刘庆雅，许宁徽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32