Un método de compensación de interferencias aeromagnéticas guiado por la física para la detección geomagnética en sistemas de enjambre de UAV en ausencia de GNSS
Autores: Wang, Shiyao; Ma, Liran; Wang, Yue; Li, Dongguang; Luo, Jianbin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Un método de compensación de interferencias aeromagnéticas guiado por la física para la detección geomagnética en sistemas de enjambre de UAV en ausencia de GNSS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Geomagnético
Navegación
Sistemas de enjambre de UAV
Compensación de interferencias
PG-TLNet
Mediciones magnéticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La navegación geomagnética es una alternativa prometedora para la posicionamiento y localización de sistemas de enjambre de UAV en entornos sin GNSS. Sin embargo, la fuerte y heterogénea interferencia electromagnética generada por los subsistemas de potencia, propulsión y electrónicos a bordo degrada severamente la fidelidad de las mediciones magnéticas, limitando la precisión alcanzable de la navegación cooperativa de enjambres de UAV. Para abordar este desafío, este documento propone PG-TLNet, un marco de compensación de interferencia aeromagnética guiado por la física basado en el modelo extendido de Tolles-Lawson (T-L). Al integrar la información del estado a bordo (corriente, voltaje y actitud) con las mediciones magnéticas a través de restricciones de consistencia física y una red neuronal convolucional ligera de múltiples ramas, el marco permite una compensación robusta en tiempo real bajo interferencias fuertes y variables en el tiempo, mientras sigue siendo adecuado para nodos de UAV con recursos limitados. La validación experimental utilizando múltiples magnetómetros escalares bajo condiciones de interferencia heterogénea, con amplitudes de hasta 1000 nT, muestra que PG-TLNet supera consistentemente el modelo T-L convencional en todos los nodos de detección, manteniendo la interferencia magnética residual en aproximadamente 0-30 nT durante operaciones de larga duración y altamente dinámicas. El método propuesto logra una relación de mejora (IR) de hasta 15 con una latencia de inferencia de extremo a extremo por debajo de 94 s. Estos resultados indican que PG-TLNet cumple con los requisitos prácticos de fidelidad de medición para la navegación geomagnética en entornos sin GNSS. Al garantizar mediciones magnéticas fiables y consistentes a nivel de nodo individual de UAV, el marco propuesto establece una base de detección práctica para la navegación geomagnética y la detección magnética distribuida en sistemas de enjambre de UAV que operan en entornos sin GNSS.
Descripción
La navegación geomagnética es una alternativa prometedora para la posicionamiento y localización de sistemas de enjambre de UAV en entornos sin GNSS. Sin embargo, la fuerte y heterogénea interferencia electromagnética generada por los subsistemas de potencia, propulsión y electrónicos a bordo degrada severamente la fidelidad de las mediciones magnéticas, limitando la precisión alcanzable de la navegación cooperativa de enjambres de UAV. Para abordar este desafío, este documento propone PG-TLNet, un marco de compensación de interferencia aeromagnética guiado por la física basado en el modelo extendido de Tolles-Lawson (T-L). Al integrar la información del estado a bordo (corriente, voltaje y actitud) con las mediciones magnéticas a través de restricciones de consistencia física y una red neuronal convolucional ligera de múltiples ramas, el marco permite una compensación robusta en tiempo real bajo interferencias fuertes y variables en el tiempo, mientras sigue siendo adecuado para nodos de UAV con recursos limitados. La validación experimental utilizando múltiples magnetómetros escalares bajo condiciones de interferencia heterogénea, con amplitudes de hasta 1000 nT, muestra que PG-TLNet supera consistentemente el modelo T-L convencional en todos los nodos de detección, manteniendo la interferencia magnética residual en aproximadamente 0-30 nT durante operaciones de larga duración y altamente dinámicas. El método propuesto logra una relación de mejora (IR) de hasta 15 con una latencia de inferencia de extremo a extremo por debajo de 94 s. Estos resultados indican que PG-TLNet cumple con los requisitos prácticos de fidelidad de medición para la navegación geomagnética en entornos sin GNSS. Al garantizar mediciones magnéticas fiables y consistentes a nivel de nodo individual de UAV, el marco propuesto establece una base de detección práctica para la navegación geomagnética y la detección magnética distribuida en sistemas de enjambre de UAV que operan en entornos sin GNSS.