基于信息熵的AUV地磁仿生导航方法

李　红, 刘明雍, 刘　坤

(西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072)



基于信息熵的AUV地磁仿生导航方法

李红, 刘明雍, 刘坤

(西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072)

摘要：针对地磁异常引起磁参量变化规律失真,导致自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)导航搜索算法极易陷入局部极小的问题,提出了一种基于种群信息熵的进化搜索方法。该方法对地磁异常区域内信息熵的变化状态进行观测,通过预设的熵值门限值判断搜索算法是否进入磁异常区域,采用最大概率选择机制使算法跳出异常区域的干扰,避免算法陷入局部极小,并且对算法的收敛性进行证明。在未知环境下对AUV的导航搜索算法进行仿真,结果表明,利用熵值观测和最大概率选取的方法能够使得AUV在磁异常存在的情况下完成导航任务,验证了算法的有效性。

关键词：地磁导航; 仿生策略; 地磁异常; 局部极小

0引言

目前,在水下环境中还没有一种导航方式能够与空中的全球定位系统(global positioning system, GPS)媲美,导航问题是发展自主水下航行器(autonomous underwater vehicles,AUV)的关键所在[1]。水下导航常用惯性导航系统,但其存在定位误差随时间累积的缺陷,目前应用较广的卫星导航系统也存在无线信号水中快速衰减的不足[2]。因此,利用地球磁场导航理论和方法引起了国内外研究机构和学者的广泛关注。地磁导航由于具有无源隐蔽、全天候、全地域等特点,可以为水下航行器提供高精度的导航和定位信息,这是目前国内实现真正无源导航研究的热点[3]。……