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地磁导航作为一种被动式、全自主导航系统,具有成本低、抗干扰、全地域、体积小等优点,能有效弥补当前其他导航系统的不足。从局部地磁图的精确构建出发,经载体磁场的标定与补偿后,进行地磁匹配或惯性/地磁组合导航,可形成地磁导航系统的基本方法体系。论文将对上述四方面进行理论研究与方法改进,希望能对未来地磁匹配及惯性/地磁组合导航技术研究有一些借鉴作用。地磁导航的基础是将地磁信息快速精确地转换为数字地磁图。为反映局部地磁图丰富的细节信息,研究采用克里金插值(Kriging Interpolation)的预存地磁图构建方法;利用交叉验证指标考察不同插值方法的有效性与精确度,在算法内增设阈值以加快构图时间。该方法能精确反映局部地磁图空间变化特性,有效解决高分辨率地磁异常图制备问题。地磁测量时难免会带有误差,限制地磁导航精度和适用范围。首先通过建立包括多种误差的参数化磁强计测量误差模型,给出载体磁场测量误差标定与补偿公式;针对面基载体姿态机动受限情况,按无姿态和小姿态航向机动两种模式予以讨论,提出实时调整更新参数的自适应粒子群优化标定算法。该方法简便易行、能精准标定误差参数,使补偿后地磁测量满足高精度地磁导航要求。针对基于磁场轮廓匹配(Magnetic Field Contour Match,MAGCOM)与基于迭代最近等值线点(Iterative Closest Contour Point,ICCP)的传统地磁匹配算法不能修正轨迹伸缩误差、标量算法在地磁特征不明显地区易失配的问题,提出一种基于仿射变换的矢量迭代最近等值线点匹配算法。该算法通过增加仿射变换与矢量约束,使匹配轨迹尽可能接近真实轨迹,且不受地磁等值线趋势平缓的影响,提高匹配精度。为有效结合地磁导航与惯性导航的优势、提升导航精度。采用地磁匹配与惯导指示位置之差为观测量、运用卡尔曼滤波(KF)为组合导航估计器,建立惯性/地磁松组合导航系统模型。以惯导指示位置的地磁强度与实测地磁强度之差为观测量,运用扩展卡尔曼滤波(EKF)为组合导航估计器,建立惯性/地磁紧组合导航系统模型。针对EKF存在线性化近似误差等缺陷,采用无迹卡尔曼滤波(UKF),利用UT变换替换线性化近似,以得到更高的定位精度,改进紧组合导航系统性能。理论分析和仿真实验结果表明,松组合导航由于地磁匹配对惯导轨迹直接修正,定位精度高,紧组合导航由于对测量信息的直接利用减少了匹配、解算环节,实时性较好。