地磁异常影响下的 AUV 仿生导航方法研究
地磁暴对导航定位系统的影响及应对
地磁暴对导航定位系统的影响及应对地磁暴是一种自然现象，由太阳风带来的高能带电粒子进入地球的磁场引发。
这种天气现象对于导航定位系统的运行和准确性有着重大的影响。
本文将探讨地磁暴对导航定位系统的影响，并提出相应的应对措施。
一、地磁暴对导航定位系统的影响地磁暴对导航定位系统的影响主要表现在以下几个方面：1. GPS信号干扰：地磁暴会干扰GPS卫星信号的传输和接收，导致导航定位系统无法准确获取卫星信号，从而影响定位的准确性。
2. 磁场扰动：地磁暴会引起地球磁场剧烈的扰动，导致磁场方向和强度发生变化，影响磁感应型导航定位系统的准确度。
3. 电离层扰动：地磁暴产生的电离层扰动会导致电离层延迟和折射的增加，进而影响无线电波的传播，使得基于无线电波的导航定位系统的测量结果产生误差。
4. 磁性材料干扰：地磁暴会改变地球磁场，这可能导致一些磁性材料（如铁、钢等）的磁性质量发生变化，从而对基于磁感应的导航定位系统产生影响。
二、应对地磁暴对导航定位系统的影响为了有效应对地磁暴对导航定位系统的影响，以下是一些建议的措施：1. 多传感器融合定位：在地磁暴影响下，单一的导航定位系统可能出现不确定性。
采用多种传感器融合定位方法，如GPS、惯性导航、视觉传感等，可以提高定位系统的鲁棒性和准确性。
2. 故障检测与容错：建立完善的故障检测与容错机制，及时发现并纠正受地磁暴影响导致的误差。
3. 数据处理算法优化：针对地磁暴对导航定位系统的影响特点，优化导航定位的数据处理算法，减小地磁暴造成的误差。
4. 数据库更新：定期更新导航定位系统的卫星、地图等数据库，以保证系统中的信息是最新且准确的，降低地磁暴带来的影响。
5. 算法调整：根据地磁暴的影响情况，调整导航定位系统的算法参数，以适应不同的环境条件。
6. 冗余备份：在关键位置和系统上加入冗余备份，以便在地磁暴导致的系统故障时能够及时切换到备份系统，确保导航定位系统的正常运行。
三、总结地磁暴对导航定位系统的影响是不可忽视的，它可能导致定位不准确、信号干扰、磁场扰动、电离层扰动和磁性材料干扰等问题。
地球磁场对导航系统的影响
地球磁场对导航系统的影响导航系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，我们几乎在生活的方方面面都使用到了导航系统。
然而，我们有时会忽视地球磁场对导航系统的影响。
地球磁场是一种强大而神秘的力量，对导航系统的运作有着重要的影响。
本文将探讨地球磁场对导航系统的影响，并解释其原因和应对措施。
首先，地球磁场对导航系统的主要影响之一是指南针的偏转。
指南针是传统导航系统的重要组成部分，它依靠地球磁场提供导航方向。
然而，地球磁场并非完全稳定，它在时间和空间上都存在变化。
这种变化会导致指南针产生偏转，从而引起导航系统的误差。
当我们在使用指南针进行导航时，我们必须密切关注地球磁场的变化，并进行相应的校正，以确保导航的准确性。
其次，地球磁场对卫星导航系统也有影响。
卫星导航系统如全球定位系统（GPS）使用地球上的卫星来提供导航信息。
然而，地球磁场的变化会干扰卫星的信号传输。
这种干扰会导致卫星导航系统的精度下降，导航误差增大。
因此，在使用卫星导航系统时，我们也需要考虑地球磁场的影响，并进行相应的校正，以确保导航的准确性。
那么，为什么地球磁场会对导航系统产生影响呢？这是因为地球磁场本身具有一定的不规则性。
地球磁场的产生是由地球内部的液态外核和固态内核的运动所决定的。
这种运动会不断改变地球磁场的形态和磁力，导致导航设备受到误差的影响。
此外，地球磁场还受到太阳风等宇宙天体的影响，这也会对导航系统产生一定的干扰。
面对地球磁场对导航系统的影响，我们可以采取一些应对措施以提高导航的准确性。
首先，我们可以利用现代技术对导航设备进行校正。
许多现代导航设备都配备了磁力仪和加速度计等传感器，可以检测和校正地球磁场的变化。
通过及时的校正，我们可以降低导航误差，提高导航的准确性。
其次，我们可以利用多个导航系统的组合来提高导航的稳定性和准确性。
如今，除了传统的指南针和卫星导航系统，还有惯性导航系统和地面基站等可用于导航的技术。
通过将多个导航系统进行组合，我们可以在一定程度上减小地球磁场的影响，提高导航的可靠性。
地磁异常影响下的 AUV 仿生导航方法研究
地磁异常影响下的 AUV 仿生导航方法研究刘明雍;李红;刘坤;杨盼盼【摘要】A navigation method is presented to drive a network of autonomous underwater vehicle (AUV) to an op⁃timal coverage configuration within the geomagnetic environment. Firstly, the environmental change operator of geo⁃magnetic components is proposed with the disturbance due to geomagnetic anomaly considered. The change operator is used to judge whether the proposed search algorithm works in the geomagnetic anomaly area or not. Secondly, a⁃dopting the direction guidance is to avoid being trapped in local minimum point. At last, experimental simulations have been carried out on and the results showthe effectiveness of the proposed approach.%针对 AUV 地磁仿生导航中，由于地磁参量在磁异常区域变化规律异常，搜索算法极易陷入局部极小问题，提出了一种基于地磁参量变化的进化搜索方法。
该搜索方法在考虑地磁异常存在的情况下，引入环境变化算子对搜索算法是否进入磁异常区域进行判断，采用方向导引使其避免算法陷于局部极小点，从而摆脱磁异常区域对导航搜索的影响。
AUV 精确定位技术研究
AUV 精确定位技术研究AUV（Autonomous Underwater Vehicle）是一种自主水下机器人，通常用于水下勘探、海底地形测绘、救援等领域。
在大海深处，AUV需要具备高精度的定位能力，以确保它能够到达指定的目的地、避开海底障碍物并完成任务。
因此，精确定位成为AUV技术研究的重要方向之一，本文将从多个方面探讨这一主题。
一、定位技术概述AUV定位技术有很多种，主要包括声纳定位、惯性导航定位、星导航定位、视觉技术定位等。
不同的定位技术在应用场景和准确度上存在差异，下面将分别介绍各种定位技术的优缺点。
声纳定位：是指通过声波在水中的传播来测量声源与接收器的距离、方向等信息，从而确定AUV当前的位置。
该技术准确度较高，但受到海水温度、盐度、流速等自然因素的影响较大，同时声纳在水下环境中易受到噪声干扰，应用范围受限。
惯性导航定位：是通过安装陀螺仪和加速度计等传感器设备，记录AUV运动状态和姿态信息，进而实现定位。
该技术可以在水下环境中独立作业，定位准确度较高，但会受到累计误差的影响，需要不断地进行误差补偿。
星导航定位：是通过信号接收器接收卫星发射的信号，进行测量和计算，得出AUV的位置信息。
该技术定位准确度高，应用范围广，但在水下环境中受到信号衰减、多径效应等影响，无法实现精确的三维定位。
视觉技术定位：是通过安装相机等光学设备，对水下环境进行拍照或录像，利用图像处理算法进行位置估计，实现定位。
该技术可以实现高精度的三维定位，但在水下环境中，光线传播受限，画面模糊、失真等问题需要克服。
二、精确定位技术综合应用AUV精确定位技术变革发展迅速，但不同的技术往往需要相互协作，以实现更高水平的精度和可靠度。
在大海深处，声纳定位和惯性导航定位是一种应用广泛的组合，可以通过安装两个或多个声纳和多传感器，使用卡尔曼滤波等算法，来实现高精度的三维定位。
这种组合可以在精度和成本之间找到一个比较好的平衡点，可以满足各种应用场景的需求。
AUV协同导航定位算法研究
AUV协同导航定位算法研究AUV(自主无人水下车辆)是一种具有自主控制和导航定位功能的智能水下机器人。
在实际应用中，多个AUV之间需要协同工作，实现各自的任务目标。
协同导航定位算法是AUV协同工作的关键之一，在AUV探索和监测海洋环境、搜索和打捞等许多应用领域具有广泛应用前景。
本文主要介绍AUV协同导航定位算法的研究现状及关键技术。
AUV协同导航定位算法的研究现状AUV协同导航定位算法是当前AUV导航定位领域的研究热点之一。
目前已经有很多研究成果，主要包括三种方法：基于测距设备、基于机器视觉以及基于声纳的协同导航定位算法。
其中，基于测距设备的算法主要利用AUV上搭载的超声波、激光器等测距设备，进行相互距离测量，以确定各个AUV之间的位置关系。
这种方法实现起来简单，但对设备和环境的要求较高，且精度难以满足高精度要求。
基于机器视觉的算法是利用AUV上搭载的摄像头对周围的环境进行采集，经过处理后提取出目标物体的位置信息。
这种方法实现起来较为复杂，但对环境的要求较低，且可以实现较高的精度。
基于声纳的算法是利用AUV上搭载的各种传感器感知水下环境，根据声强数据实现声学跟踪，通过计算声反演得到AUV 之间的位置关系。
这种方法适用性较广，但需要处理大量的声数据，计算量较大，需要相对较高的计算能力。
关键技术协同导航定位算法的研究需要解决的关键技术包括：合理的多机构构型设计、协同目标检测及跟踪、多机构位置信息共享和整合等方面。
在多机构构型设计方面，需要考虑AUV间的距离、角度及相对于目标的位置等因素，以达到最佳的协同效果。
协同目标检测及跟踪需要实时提取目标的位置、速度、方向等信息，以便AUV之间实现协同导航。
多机构位置信息共享和整合需要实现AUV之间的信息交流，共同确定位置、速度和方向等信息，以实现精确的协同导航。
未来展望目前，AUV协同导航定位算法的研究还存在一些困难和挑战，如AUV间信号通信的实现、多机构的运动控制和路径规划、复杂环境下导航精度的提高等问题。
地球磁场变化对导航系统的影响分析
地球磁场变化对导航系统的影响分析在现代社会，导航系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是汽车导航还是手机地图，都能提供准确的定位和导航服务。
然而，人们往往忽视了一个重要的因素：地球磁场的变化对导航系统的影响。
本文将对地球磁场变化对导航系统的影响进行分析。
1. 地球磁场的变化与导航系统地球磁场是由地球内部的液态外核和固态内核的自然活动生成的。
然而，地球磁场并不是稳定不变的，它会随着时间和地理位置的变化而产生变化。
这种变化主要来源于地球磁极的漂移和磁场强度的变化。
地球磁极的漂移是指地球磁北极和磁南极的位置会随时间不断发生变化。
例如，过去的几十年中，地球磁极的位置已经从北极点逐渐向加拿大的北部移动。
这种漂移对导航系统的影响在一定程度上表现为定位误差。
另外一个因素是磁场强度的变化。
地球磁场强度是指地球在不同地理位置上的磁场力量大小。
不同地方的磁场强度差异可以导致导航系统在不同地区的精度不同。
例如，当导航系统在南极地区进行定位时，由于磁场强度较弱，可能会出现定位精度较低的情况。
2. 地球磁场变化对导航系统的影响地球磁场变化对导航系统的影响主要体现在定位误差、精度降低和导航干扰等方面。
首先，地球磁场的漂移会导致导航系统的定位误差。
由于磁极的位置发生变化，导航系统在进行定位时可能会将当前位置识别为磁极附近的位置，导致定位错误。
这对需要高精度定位的应用场景，如航空和航海等领域，会带来严重的安全风险。
其次，地球磁场强度的变化也会影响导航系统的精度。
当磁场强度较弱时，导航系统可能无法准确识别地理位置，导致定位精度下降。
这对于一些需要高精度导航的应用，如自动驾驶汽车等，会造成严重的问题。
另外，地球磁场的变化还可能对导航系统造成干扰。
特别是在地磁剧变区域，磁场发生剧烈变化时，导航系统可能会受到干扰，无法提供准确的导航信息。
在这种情况下，导航系统可能会产生误导用户的导航路线，导致错误的目的地选择或路线规划。
3. 如何应对地球磁场变化对导航系统的影响为了应对地球磁场变化对导航系统的影响，可以采取一些应对措施。
地球磁场变化对导航系统的影响
地球磁场变化对导航系统的影响导航系统是现代社会中不可或缺的一部分，它为人们提供了精确的位置和导航信息。
然而，地球磁场的变化对导航系统可能会产生一系列影响。
本文将探讨地球磁场变化对导航系统的影响，并提出一些解决方案。
首先，地球磁场的变化可能会导致导航系统的误差。
导航系统通常依赖于地球磁场来提供准确的导航信息。
如果地球磁场发生剧烈的变化，导航系统可能会收到不准确的指引，导致用户在导航过程中迷路或产生错误的位置判断。
这对于在海上、航空和陆地上进行导航的用户来说都是一个严重的安全隐患。
其次，地球磁场变化可能会导致导航系统的失灵。
导航系统通常使用带有磁场传感器或指南针的设备来感知地球磁场，并提供正确的导航指示。
然而，如果地球磁场发生了较大的变化，这些传感器可能无法正常工作，导致导航系统无法提供准确的导航信息。
这对于那些依赖导航系统进行交通管理和飞行导航的行业来说是一个灾难。
解决地球磁场变化对导航系统的影响有许多方法。
首先，可以通过更新导航系统的算法来纠正地球磁场变化引起的误差。
这意味着导航系统可以通过与地磁测量数据的对比来修正其导航指引，从而提供更准确的定位和导航信息。
该方法需要不断监测地球磁场的变化，并将数据与导航系统进行集成。
其次，可以通过改进导航设备的硬件来解决地球磁场变化引起的失灵问题。
例如，可以开发出更灵敏的传感器和指南针，以适应不同的地球磁场环境。
此外，可以在导航设备中集成多个传感器，以提供冗余和备份功能，以防止任何一个传感器失灵。
这样可以确保即使地球磁场发生变化，导航系统仍然能够持续提供准确的导航信息。
另外，可以利用其他导航技术来辅助地球磁场变化引起的问题。
例如，可以使用卫星导航系统如GPS（全球定位系统）来提供位置信息，以减少对地球磁场的依赖。
在航空和海上导航中，可以使用惯性导航系统来提供准确的位置和导航信息，不受地球磁场变化的影响。
最后，继续研究地球磁场变化对导航系统的影响，并加强对地球磁场变化的监测和预测，也是非常重要的。
地球磁场对导航系统的影响
地球磁场对导航系统的影响导航系统是我们现代社会中不可或缺的技术之一。
它们通过利用卫星定位系统（GNSS）和磁场传感器等技术，为人们提供精确的位置和导航信息。
然而，地球的磁场对导航系统的性能和准确性也有一定的影响。
本文将探讨地球磁场对导航系统的影响，并重点讨论其在定位和导航过程中的作用。
首先，地球磁场对导航系统的影响主要体现在磁场的干扰和航向误差方面。
地球的磁场是由地球内部的地磁场所产生的，它对导航系统中的磁传感器和罗盘具有一定的干扰作用。
由于地球磁场的不均匀性和随时间的变化，导航系统中的传感器可能会受到来自地球磁场的误差干扰，导致航向的不准确性。
这对于需要精确导航的应用来说，是一个值得关注的问题。
其次，地球磁场对导航系统中的指南针和磁传感器的校准也有一定影响。
由于地球磁场的存在，指南针和磁传感器可能会受到外部磁场的影响而导致校准不准确。
为了确保导航系统的准确性，必须根据实际的地磁场情况，对导航系统中的传感器进行定期校准和补偿。
这样可以最大程度地减小地球磁场对导航系统的影响，提高系统的准确性和可靠性。
另外，地球磁场对导航系统中的卫星信号传输也会产生影响。
导航系统主要依赖卫星定位系统（GNSS）的信号来获取精确的位置和导航信息。
然而，地球磁场的存在可能会对卫星信号的传输和接收产生干扰。
这可能导致导航系统的定位误差增加，从而影响导航的准确性。
为了减少地球磁场对卫星信号的干扰，导航系统通常会采用特殊的接收技术和算法，以提高信号的质量和可靠性。
此外，地球磁场的变化还会对导航系统的地图匹配和路径规划等功能产生影响。
地球磁场的变化会导致地图上磁北方向的变化，从而影响导航系统中的地图与实际位置的匹配度。
在路径规划过程中，导航系统需要将地球磁场的变化考虑进去，以保证最佳路径的准确性和实用性。
这需要导航系统具备强大的计算能力和精确的地理数据，以应对地球磁场的变化挑战。
然而，尽管地球磁场对导航系统有一定的影响，但现代导航系统通常会采用各种技术和算法来补偿和纠正这种影响。
地磁暴对导航定位系统的影响及应对
地磁暴对导航定位系统的影响及应对地磁暴（Geomagnetic Storm）是一种由太阳活动引起的地球磁场不稳定的现象，对现代导航定位系统产生了一系列的影响。
本文将就地磁暴对导航定位系统的影响以及应对措施进行论述。
一、地磁暴对导航定位系统的影响地磁暴引起的磁场扰动会干扰导航定位系统中的地磁导航功能。
地磁导航依赖于测量地球磁场的变化来确定方向和位置，然而，地磁暴会改变磁场的分布和强度，导致定位系统无法准确测量磁场数据，进而影响导航准确性。
地磁暴还会对全球卫星定位系统（GNSS）产生影响。
GNSS系统，如美国的GPS系统，依赖于卫星发射的信号来实现全球定位，而地磁暴引起的电离层扰动和增加的电磁干扰会导致信号传播的延迟和失真，导致定位误差增大。
此外，地磁暴还会对地基导航设施造成影响。
地磁传感器是许多导航系统的关键部件，它们通过监测地磁场来识别方向和位置。
然而，地磁暴会对地磁场产生剧烈变动，导致传感器数据异常，从而降低导航准确性。
二、应对地磁暴的措施为了减轻地磁暴对导航定位系统的影响，我们可以采取以下措施：1. 多源定位系统：通过引入多源定位系统，如使用多个GNSS系统和其他辅助定位技术，可以在一个系统受到地磁暴影响时，通过其他系统或技术进行定位，提高系统的容错能力和准确性。
2. 磁场预测和校正：利用磁场预测模型和实时监测数据，可以提前预测地磁暴的发生和影响程度，并采取相应措施来校正导航定位系统的数据。
这可以帮助系统在地磁暴期间保持较高的定位精度。
3. 技术改进和更新：不断改进导航定位系统的技术，以应对地磁暴带来的挑战。
例如，研发更精确的地磁传感器、优化磁场测量算法、改进信号处理和滤波技术等，可以提高系统的抗干扰能力和定位准确性。
4. 提供实时警报和建议：在地磁暴期间，通过导航定位系统提供实时的警报和建议，向用户传达地磁暴影响的程度和可能的定位误差。
这有助于用户采取相应的应对措施，如增加位置验证步骤或选择其他定位方式。
地球磁场异常对导航系统的影响评估
地球磁场异常对导航系统的影响评估随着科技的快速发展，导航系统在我们的日常生活中变得越来越重要。
无论是汽车导航、航空导航还是船舶导航，它们都依赖于地球的磁场来提供准确的位置和导航信息。
然而，地球磁场异常可能会对导航系统的性能产生一定程度的影响。
本文将对地球磁场异常对导航系统的影响进行评估，并提出相应的应对措施。
首先，我们需要了解地球磁场异常的原因。
地球的磁场是由地球内部的磁体产生的，它主要受到地球的自转和热对流的影响。
然而，由于地球的内部结构和流体运动的复杂性，地球磁场并不是完全均匀和稳定的。
地球磁场异常是指地球磁场在某些地区或某段时间内出现偏离正常的情况。
这可能是由于地球内部的磁场运动的变化、地壳活动或其他外部因素引起的。
那么，地球磁场异常对导航系统有什么具体的影响呢？首先，地球磁场异常可能导致导航系统的指南针方向偏离真北。
指南针是导航系统中重要的定向工具，它通过检测地球磁场来确定方向。
然而，当地球磁场异常发生时，指南针可能会受到干扰，导致指引方向的误差。
其次，地球磁场异常可能使导航系统的定位精度下降。
导航系统的定位是通过接收来自卫星的信号来确定位置的。
然而，地球磁场异常可能干扰信号传输，影响卫星信号的接收质量。
这可能导致导航系统计算的位置与实际位置存在一定的偏差，从而影响导航的准确性。
此外，地球磁场异常还可能对导航系统的航向稳定性造成影响。
航向稳定性是导航系统中的一个重要指标，它描述了导航系统在运动过程中保持航向的能力。
然而，地球磁场异常可能导致导航系统在航向上产生偏差或不稳定的情况，影响导航的可靠性和安全性。
针对地球磁场异常对导航系统的影响，我们可以采取一些应对措施。
首先，导航系统制造商可以在设计和制造过程中考虑地球磁场异常的可能性，并采取相应的技术手段来减小其影响。
例如，可以增加指南针的灵敏度，提高其抗干扰能力，以确保其准确性。
同时，可以采用多传感器融合的技术，结合其他导航方法，如GPS、惯性导航系统等，以提高导航系统的定位精度和可靠性。
一种基于深度神经网络的AUV辅助导航方法[发明专利]
![一种基于深度神经网络的AUV辅助导航方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/26ebff8b0b1c59eef9c7b4ab.png)
专利名称：一种基于深度神经网络的AUV辅助导航方法专利类型：发明专利
发明人：何波,张昕,牟晓凯,周莹,莽坛吉
申请号：CN201911076538.X
申请日：20191106
公开号：CN110906933A
公开日：
20200324
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明针对传统组合导航位置估计随时间漂移的问题，提出一种基于深度神经网络的AUV 辅助导航方法，以提高AUV导航定位的精度；在水面上，利用智能架构输出进行GPS滤波；在水下，将智能架构输出作为外部观测以限制AUV位置的漂移，不需要进行上浮重定位，也不需要引入外部传感器，能够实现更高精度的AUV导航定位；同时，考虑了搭载在AUV上的导航传感器在使用过程中会产生采集出错或者数据跳变等问题，将上一秒和当前秒的传感器数据同时作为智能架构的输入，以得到模型的结果，达到对传感器数据滤波的目的，具有较强的容错能力，实现了鲁棒性更高的AUV导航定位。
申请人：中国海洋大学
地址：266101 山东省青岛市崂山区松岭路238号
国籍：CN
代理机构：青岛中天汇智知识产权代理有限公司
代理人：王丹丹
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地球磁场对导航行为影响解析
地球磁场对导航行为影响解析导航是人类历史上一项重要的技术和工具。
随着现代科技的发展，全球定位系统（GPS）已成为人们日常生活中不可或缺的一部分，使得导航变得更加方便和精准。
然而，我们可能很少关注到地球磁场对导航行为的影响。
地球磁场是由地球内部的液态外核的运动所产生的。
它具有方向和强度变化的特性，对导航行为产生了一定的影响。
磁场对导航的影响主要表现在以下几个方面：1. 磁场干扰：地球磁场的不均匀分布可能会导致导航设备接收到来自其他磁性物体的干扰信号。
这将导致导航设备的指向性出现偏差，从而影响导航的准确性。
为了最大限度地减少磁场干扰，导航设备通常会使用磁罗盘和其它技术手段来进行校准，以确保导航的精准度。
2. 磁场倾角：地球磁场的倾角是指地球磁场线与地球表面的夹角。
这个倾角在不同的地理位置和海拔高度上有所变化。
导航设备在进行定位和导航时，需要考虑到磁场倾角的影响，以便正确计算地球上的位置和行进方向。
3. 磁偏角：磁偏角是指磁罗盘所指示的北方与真实的地理北方之间的夹角。
由于地球磁场的不规则变化，磁偏角会随位置和时间而变化。
在导航过程中，需要根据当前位置和时间对磁偏角进行修正，以确保导航的准确性。
4. 磁场变化：地球磁场随着时间而变化，也会受到太阳活动等外部因素的影响。
这些变化可能会对导航系统造成误差，尤其是在高纬度地区。
因此，导航设备需要定期更新磁场数据，以确保其准确性和可靠性。
总结起来，地球磁场对导航行为有着一定的影响。
导航设备需要考虑地球磁场的干扰、磁场倾角、磁偏角和磁场变化等因素，以确保导航的准确性和可靠性。
同时，科学家和工程师也在不断研究和改进导航技术，以应对地球磁场的影响，提高导航系统的性能和稳定性。
在未来，随着科技的不断进步，人类将会面临更多复杂的导航挑战。
对地球磁场对导航行为影响的深入研究，将有助于我们更好地理解并应对这些挑战，为人类提供更为精准和可靠的导航服务。
基于信息熵的 AUV 地磁仿生导航方法
基于信息熵的 AUV 地磁仿生导航方法李红;刘明雍;刘坤【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2016(038)006【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。
%For the local optimal problem of the search algorithm with the disturbance by geomagnetic anom-aly,a novel navigation method for autonomous underwater vehicle (AUV)is proposed from the information en-tropy.This method utilizes the variation of headings to represent the entropy values,and judges whether the e-volution algorithm is trapped into the geomagnetic anomaly area basedon the preset threshold.If the algorithm is trapped into the geomagnetic anomaly area,the method adopting the direction with the maximum probability mechanism is used to avoid trapping into the local minimum point.Experimental results and their analysis pre-liminarily demonstratethat the proposed method is able to achieve the navigational task.【总页数】5页(P1390-1394)【作者】李红;刘明雍;刘坤【作者单位】西北工业大学航海学院，陕西西安710072;西北工业大学航海学院，陕西西安 710072;西北工业大学航海学院，陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TP18【相关文献】1.地磁异常影响下的 AUV 仿生导航方法研究 [J], 刘明雍;李红;刘坤;杨盼盼2.基于时序进化搜索策略的地磁仿生导航研究 [J], 刘明雍;刘坤;李红;李洋3.基于探索与开发权衡的地磁仿生导航搜索方法 [J], 刘明雍;刘坤;李红;彭星光4.一种平行接近的地磁梯度仿生导航方法 [J], 王琼;周军5.基于进化梯度搜索的AUV地磁仿生导航研究 [J], 郭娇娇; 刘明雍; 刘坤; 牛云;王梦凡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
AUV协同导航定位算法研究
AUV协同导航定位算法研究姜朝宇;王喜龙【摘要】随着地面及空中移动平台协同导航研究的成熟,人们开始将协同导航扩展到水下平台,这就使得AUV的协同导航成为近年来该领域的研究热点.针对水下特殊的环境,围绕AUV协同定位问题,人们展开了各种研究提出了许多新的方法和理论.本文即对近年来AUV协同导航领域的各项研究成果进行了简要介绍,提出一种基于Kullback-Leibler距离估计的协同导航算法,同时通过数值仿真验证该算法的有效性.本文最后总结AUV协同导航的研究现状并提出可能的研究方向.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(037)010【总页数】6页(P105-110)【关键词】AUV;协同导航;信息融合【作者】姜朝宇;王喜龙【作者单位】海军驻葫芦岛四三一厂代表室,辽宁葫芦岛125004;海军驻葫芦岛四三一厂代表室,辽宁葫芦岛125004【正文语种】中文【中图分类】U661.40 引言随着地面及空中移动平台协同导航研究的成熟，人们开始将协同导航扩展到水下平台，尤其是AUV的协同导航。
Hunt首先提出了标准长基线法 (LBL)［1］，Atwood将其用于多 AUV的协同导航［2］，AUV依靠固定在水面或是海底已知位置的信标定位，这种信标至少需要2个，当AUV向信标发出询问信号后，信标立即返回一个应答信号，AUV便可利用该信标的位置并结合声波在水中的传播速率和信号往返的时间差计算出自己相对于信标的可能位置估计，AUV同时相对2个或者2个以上信标的可能位置估计的交点即为AUV实际所处的位置，多AUV之间通过分时询问共享信标。
Vaganay等改进了该方法提出了移动长基线法(MLBL)［3］，这种方法将信标接入GPS，可任意移动，极大地扩展了AUV的可操作区域。
Matos和Zhang［4－5］对该方法进行了进一步研究，先后提出了基于双领航者和单领航者的协同导航定位方法。
Liu［6］等对基于单信标测距的协同导航协同进行了能观性分析。
基于地磁异常的定位方法研究的开题报告
基于地磁异常的定位方法研究的开题报告一、选题背景随着现代定位技术的快速发展，人类已经拥有了一系列高精度的定位技术，例如全球卫星定位系统（GPS）、北斗导航系统等。
然而，这些定位技术都需要依赖于卫星信号，因此不能在地下、建筑物内等无法接收到卫星信号的环境中使用。
此外，卫星定位的精度在一些场景下也会受到限制，例如高层建筑周围、居民密集的地区等。
因此，人们一直在寻求一种可用于地下室、大楼内等无法接收卫星信号的室内定位技术。
地磁异常是指地球磁场的局部变化，它可能由于地下金属矿物、建筑物、电气设备等物体所引起。
由此，可以探究地磁场强度和地磁方位角随位置变化的规律，从而实现基于地磁异常的定位。
近年来，随着磁传感技术以及计算机技术的不断发展，基于地磁异常的定位方法研究备受关注，因为它可以应用于一些特殊场景下的室内定位，如地下停车场、医院、商场等复杂环境中的定位。
二、研究目的本文旨在探究基于地磁异常的定位方法，采用磁传感器测量地磁场强度和地磁方位角，结合计算机算法实现室内定位。
三、研究内容（1）地磁场强度和地磁方位角的测量方法及设备介绍地磁场强度和地磁方位角的测量方法及磁传感器的选择与使用。
（2）基于地磁异常定位方法的理论分析分析基于地磁异常定位方法的基本原理，总结主要算法及其优缺点。
（3）基于地磁异常定位方法的实现设计基于地磁异常定位方法的实验平台，使用所选定的磁传感器实现小范围室内的定位实验。
（4）实验结果分析对基于地磁异常定位方法的实验结果进行分析，研究其在实际应用场景中应用的可行性以及优化策略。
四、预期成果（1）地磁场强度和地磁方位角的测量方法及设备选型；（2）基于地磁异常定位方法的理论分析和算法总结；（3）基于地磁异常定位方法的实验平台设计与实现；（4）实验结果的统计分析、可行性研究和优化策略。
五、论文结构本文主要包括以下部分：第一章绪论介绍选题背景、研究目的、研究内容和预期成果等。
第二章地磁测量技术介绍地磁场强度和地磁方位角的测量方法及磁传感器的选择与使用。
未知环境下多AUV协同避障方法研究
未知环境下多AUV协同避障方法研究
刘亚;曾俊宝
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2022(39)10
【摘要】针对多AUV(autonomous underwater vehicle)系统在未知环境中进行路径规划时难以兼顾避障与编队的问题,提出了一种基于领航—跟随者与行为的多AUV协同避障方法。
首先,通过构造碰撞危险度及偏离目标评价函数,设计了AUV 局部路径规划方法;在此基础上,结合编队控制方法,分别为领航者和跟随者设计不同的行为以及行为选择模式。
半物理仿真实验结果表明,该算法能够实现多AUV系统在未知环境中的协同避障,且队形偏离度与恢复队形时间优于传统多机器人避障算法。
实验结果证明了该算法的可行性与有效性。
【总页数】7页(P2929-2934)
【作者】刘亚;曾俊宝
【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室;中国科学院机器人与智能制造创新研究院;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.未知环境下的移动机器人实时避障研究
2.基于未知环境下多目标点的移动机器人避障规划算法研究
3.未知环境下移动机器人静态与动态实时避障方法研究
4.在三维未知动态环境中无人机避障导航混合方法的研究
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西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ ｅ ｎ ｒ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ａｕ ｇ ． ２ ０１ ５
第３ ３卷第 ４期
Ｖｏ ｌ － ３ ３ Ｎ ｏ ． ４
在水 下环境 中 ， 目前 还 没 有 一种 导 航 方 式 能 够 与空 中的全球定 位 系 统 媲美 ， 导航 问题 是 发 展 水 下 航行 器 （ ａ ｕ ｔ ｏ ｎ ｏ ｍ ｏ ｕ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ， 简称 Ａ Ｕ Ｖ） 所面 临 的重要 挑 战 … 。利 用 地 磁 信 息对 Ａ Ｕ Ｖ进 行 导航 不仅 可 以克服 水 下 载体 通 常 的导 航 系 统 一 瞬导 系统存 在 误差 随 时 间 累积 的 缺 陷 ， 而且 可 以弥 补 目 极 小 问题 的研究 较 少 ， 主要 侧 重 于地 磁 异 常 探 测 和 路径规划方 面。有关地 磁异 常方 面 的研究 ， 文 献
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ３ － １ ７
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ ５ １ ３ ７ ９ １ ７ ６ 、 ５ １ １ ７ ９ １ ５ ６ ） 资助
作者 简介 ： 刘 明雍 （ １ ９ ７ ｌ 一） ， 西北工业大学教授 、 博 士生导 师 ， 主要从事水下导航制导与控制研究 。
局部极小点， 从而摆脱磁异常区域对导航搜 索的影响。仿真实验表明， 该方法能够使 Ａ Ｕ Ｖ在磁异常
影响 下从初 始位置 到达 目标位 置。
关 键 词： 地磁仿 生导航 ； 进化算法； 地磁异常； 局部极小 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ １ ８ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ０ ． ２ ７ ５ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ ． ０ ６ ２ ７ ． ０ ６
扰乱了地磁参量分布 的固有磁趋势 ， 使得导航搜索 在进程 中 由 于参 量 作 用 规 律失 真 而 陷 人 局 部 极 小 点 。若 Ａ Ｕ Ｖ沿着 磁场 减小 的方 向运 动 ， 将 进入 凹形 异常 区域 内部 ， 从 而 困 于局 部 极 小 点而 无 法 到 达 目
标， 导致 Ａ Ｕ Ｖ导 航搜 索任务 的失败 。 近年来 国 内外研 究 者在地 磁异 常 和解决 局部 极 小方 面取 得 了大量 成果 。但是 在地 磁异 常导 致局 部
前应用较广的卫星导航系统存在无线信号水中快速
衰减 的 不 足 ， 因此 ， 地 磁 导 航 已 成 为 目前 的 研 究 热点 。 地 球 磁 场 是一 个 包 含 多个 参 量 的混 合 场 ， 每 个
参量都有其 自身的变化规律。 自然界 中， 动物利用 地磁 在空 间分 布上 的连续 性 和渐变 性 能够趋 向性 地 进行 目的地搜索 的行为给仿生导航方法研究带来启 示＿ ２ 。 Ｊ 。在仿生导航过程 中， Ａ Ｕ Ｖ可以凭借 对 目标
地磁 异 常 影 响 下 的 Ａ Ｕ Ｖ仿 生 导 航 方 法研 究
刘 明雍，李红 ， 刘坤 ， 杨盼盼
（ 西北工业大学 航海学 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ）
摘
要： ４ ｔ － 对Ａ Ｕ Ｖ地磁仿生导航 中， 由于地磁参量在磁异常区域变化规律异常， 搜索算法极 易陷入局
部极小问题， 提 出了一种基于地磁参量变化的进化搜 索方法。该搜 索方法在考虑地磁异常存在的情 况下， 引入环境变化算子对搜索算法是否进入磁异常区域进行判断， 采用方向导引使其避免算法陷于
位置 的磁 趋势进 行 位 置 导 引 ， 使 得地 磁 参 量 向各 自 的 目标 值 收敛 Ｊ 。 但是 ， 由磁 铁 矿 等 引发 的地 磁 异 常 区域 的存 在
［ １ １ ］ 基于周边环境的信息设置子 目标 ， 引导机器人
逃 离局 部极 小点 ， 并最 终 到达 目标 。 本 文针 对磁 异 常影 响下 Ａ Ｕ Ｖ仿 生 导航 搜 索算 法 易 陷人局 部极 小 问题 ， 提 出 了一 种 基 于 地 磁 参量 变 化 的进化 搜索 方 法 参 量 的变化 量进 行 实施 监 测 ， 采 用 方 向导 引 使 搜 索 算 法跳 出局 部极小 区域 ， 实现 Ａ Ｕ Ｖ导 航任 务 。
（ ５ ）
地磁场是一个包含有多个参量 的混和场 ， 其地 磁参量 可描述 为 ：
西
北
工
业
大
学
学
报
第３ ３ 卷
搜 索算 法通过 公式 （ ５ ） 来 表征 进 化 搜索 的收敛
１ 背 景 介 绍 及 问题 描 述
１ ． １ 磁 参量仿 生导 航
趋势 ， 即无 限逼近 目标值 。
ｌ 一
一
ｌ ＝ Ｉ（ Ｂ 一Ｂ ） 一 （ Ｂ 一Ｂ 一 ） Ｉ＜
［ ５ ］ 借助地磁异常对磁源 目标进行定位查找 ， 利用 磁场的分布特性进行梯度计算 ， 确定磁源 目标的位 置； 文献 ［ ６ ］ 研究总强度磁异常匹配导航方法 ， 通过
引入 Ｆ Ｆ Ｔ拟 合 法来 表征 区域 磁场 测 量数 据 ， 为 匹 配 导 航提供 了一 定 的参 考 依 据 ； 文献 ［ ７ ］ 基 于 地 磁 异 常反演 的水 下定 位 原理 分 析 ， 提 出载 体 姿 态 不 变 和 改 变两 种情 况下 的地 磁解算 新方 法 。有关 解决 局部 极 小方 面 的研 究 ， 文献 ［ ８ ］ 利 用 无 规 则 布 朗运 动 的 随机搜 索 算 法 找 到 比 当前 局 部 极 小 点 更 低 的逃 离 点； 文献 ［ ９ ］ 利用模 拟 退火 算 法 跳 出局 部 极小 点 ， 文 献［ １ ０ ］ 通 过沿 着 障碍 物 的边 缘运 动逃 离 陷 阱 ； 文献