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        基于地磁模擬方法和L-SHADE算法的AUV磁場(chǎng)干擾參數(shù)識(shí)別研究
        
		
        
		
        《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》：Research on AUV Magnetic Interference Parameter Identification Based on Geomagnetic Simulation Method and L-SHADE Algorithm
        
        
        
            
            【字體：
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            】
            
            時(shí)間：2026年02月27日
            來源：IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 5.9
        
        
        
        
        
        
        	
        
            	
        編輯推薦：
        
                
        
                　　海洋磁場(chǎng)探測(cè)中采用自主水下機(jī)器人（AUV）結(jié)合幾何磁場(chǎng)模擬（GSM）與L-SHADE算法實(shí)現(xiàn)磁干擾參數(shù)高效識(shí)別。該方法通過主動(dòng)模擬外部磁場(chǎng)環(huán)境替代物理運(yùn)動(dòng)，消除高精度慣性導(dǎo)航依賴，建立橢球殼與磁偶極子混合模型描述AUV磁場(chǎng)特性，經(jīng)數(shù)值仿真驗(yàn)證其檢測(cè)精度顯著優(yōu)于傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)相關(guān)方法。
                
        
				
        
					
        
				
        
            
        
            
			
        
        
        
        
        　　
        摘要：
        采用自主水下航行器（AUV）進(jìn)行海洋磁場(chǎng)信息收集和檢測(cè)展示了廣泛的應(yīng)用前景。為了解決AUV磁力計(jì)平臺(tái)面臨的磁場(chǎng)干擾補(bǔ)償問題，提出了一種基于“地磁模擬方法”（GSM）和具有線性種群規(guī)模縮減功能的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法（L-SHADE）的新型磁場(chǎng)干擾參數(shù)識(shí)別方法。該方法的核心創(chuàng)新在于利用主動(dòng)地磁模擬來控制外部磁場(chǎng)，從而無需AUV磁力計(jì)平臺(tái)進(jìn)行物理運(yùn)動(dòng)。這種方法從根本上規(guī)避了對(duì)高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴。隨后，通過將這種模擬與上述優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的準(zhǔn)確快速識(shí)別。首先，建立了一個(gè)橢球殼和磁偶極子的混合模型，以表征AUV的感應(yīng)磁場(chǎng)和永久磁場(chǎng)。其次，使用亥姆霍茲線圈來控制和模擬AUV磁力計(jì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中的外部磁場(chǎng)變化，從而替代了載體本身的實(shí)際運(yùn)動(dòng)姿態(tài)變化。最后，開發(fā)了一個(gè)磁場(chǎng)干擾參數(shù)識(shí)別模型，并應(yīng)用L-SHADE算法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和求解。通過數(shù)值模擬分析了兩種方案下AUV磁力計(jì)平臺(tái)測(cè)量精度的誤差傳播規(guī)律。結(jié)果表明，GSM的工程實(shí)用性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)依賴方法（TMDM）。為AUV磁力計(jì)設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)干擾參數(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn)...
        引言
        隨著全球海洋探索和科技創(chuàng)新的不斷推進(jìn)，水下磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)已成為海底資源勘探、水下目標(biāo)檢測(cè)和船舶消磁的核心方法[1]、[2]、[3]。目前主要有三種技術(shù)路線：船載平臺(tái)、航空平臺(tái)和自主水下航行器（AUV）平臺(tái)。作為傳統(tǒng)方法，船載磁測(cè)利用成熟的導(dǎo)航和檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)域的區(qū)域偵察。然而，其空間分辨率受到船體磁場(chǎng)干擾和檢測(cè)距離的限制，難以滿足高精度目標(biāo)檢測(cè)的要求。航空磁測(cè)在區(qū)域海洋資源偵察中具有重要地位，因?yàn)槠渚哂懈咝У母采w能力。不過，其檢測(cè)精度受飛行高度的限制，無法實(shí)現(xiàn)近距離、高分辨率的水下測(cè)量。近年來，利用AUV平臺(tái)進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高分辨率海洋磁測(cè)的最先進(jìn)技術(shù)方向，因?yàn)锳UV具有出色的隱身性能、機(jī)動(dòng)性和近距離檢測(cè)能力[4]、[5]、[6]。
        
        
        
		
        
        
        	
          
        		
        	
        
        
        

		
        
		
        

        
        
        	
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