[发明专利]一种移动机器人地磁感知导航方法

权利要求书

1.一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、初始设定运动时刻k＝0，并获得移动机器人当前时刻所处位置以及目标位置的地磁参量；

S2、当k＝k+1时，从环境中观察当前状态<s_k>，即该点位置的地磁参量且判断移动机器人当前时刻所处位置的地磁参量的目标函数与所述目标位置的地磁参量的目标函数值是否在预设范围内；若是，则表示到达目标位置，完成此次导航；否则跳转到S3；

S3、确定移动机器人在选择一个执行运动参数θ^k后收到一个立即回报r_k，即：

其中，r_k＝1表示移动机器人执行θ^k后得到的奖励，即将该方向保留，增加该方向上后续被选取的转移概率；r_k＝-1表示移动机器人执行θ^k后得到的惩罚，即执行该方向后所需的代价较高，偏离目标位置，从而将该方向摒弃掉；

S4、确定移动机器人在当前时刻对应的运动方向，将移动机器人沿所述运动方向行驶预设步长，重复上述S2和S3，直到完成导航。

2.如权利要求1所述的一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，在所述S2中，所述目标函数通过以下方法构建，包括：

S201、对于任意一个点，其磁场参量环境B可描述为：

B＝{B₁,B₂,…,B_n} (2)

其中，B₁,B₂,…,B_n为地球磁场的参量元素；

S202：将目标位置处的地磁参量与该点位置的地磁参量中对应的任意一个参量元素之间的差作为目标函数，即：

其中，表示目标位置处第i个地磁参量的值，表示当前时刻所处位置的第i个地磁参量的值，g_i表示第i个地磁参量的子目标函数；

S203、获取目标位置处的地磁参量与该点位置的地磁参量中每个参量元素对应的目标函数，对所述目标函数进行如下的归一化处理，即：

其中，为起始位置处的地磁参量值，G为目标函数。

3.如权利要求1所述的一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，在所述S4中，移动机器人每运动预设步长后到达一个位置点对应一个时刻。

4.如权利要求1所述的一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，在所述S4中，

确定移动机器人在当前时刻对应的运动方向，包括：

样本空间中的运动方向θ由下式中的元素组成：

θ＝{θ₁,θ₂,…,θ_m,m＝2π/Δθ,θ_i＝Δθ×i,i∈[1,m]} (5)

其中，m为个体集合中的元素个数，Δθ为预设航向间隔。

5.如权利要求4所述的一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，所述样本空间Q由个体中的多个元素组成，即：

Q＝{θ_j|j＝1,2,…,SP} (6)

式中，θ_j为样本中的第j个元素，SP表示样本空间大小；

从样本空间中随机地选取一个个体航向角元素θ_i，作为移动机器人当前时刻的进行方向，初始阶段，每一个被选择的样本个体概率为：

当迭代执行k步后，被选择个体θ_i的概率为：

6.如权利要求1所述的一种移动机器人地磁感知导航方法，其特征在于，所述磁场参量元素包括磁场总强度、磁偏角、磁倾角、磁场水平分量以及磁场三分量中的部分或全部。