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地磁导航是一种全自主导航方式,具有长期稳定、全球覆盖、全天候等特点。惯性导航系统与地磁导航系统以特定方式进行组合,可以有效借助地磁物理场降低惯性导航系统的累积误差,从而提高惯导系统的导航精度。搭建惯性/地磁组合导航仿真系统,研究地磁/惯性组合导航理论模型及算法,可为未来开展组合导航半实物仿真及演示验证等奠定理论基础。本文在分析地磁导航基本原理的基础之上,对地磁/惯性组合导航仿真系统进行深入研究,并对其中相关技术进行了仿真和部分模块的硬件实现。 具体研究内容包括: 本文首先介绍了地磁匹配导航的基本理论,包括地磁场的基本特征、描述方法及地磁匹配导航的基本原理,对地磁/惯性组合导航仿真系统组成及各模块基本功能进行描述。对高精度磁测量技术的原理和实现方法进行研究,建立三轴磁力仪的误差模型,并利用实测数据进行校正,实验结果表明该方法能够有效提高三轴磁力仪的磁场测量精度。 其次,对最近等值线点迭代ICCP算法以及基于相关极值原理的MAGCOM地磁导航算法开展研究。对惯性导航系统进行建模,研究惯性/地磁紧组合与松组合导航算法,结果表明紧组合有更好的误差校正效果。针对松组合中ICCP算法的缺点,分别提出了基于单点位移序列和基于Procrustes分析的改进ICCP算法,仿真结果表明改进算法能有效提高定位精度。 最后,通过对惯性/地磁组合导航仿真过程的梳理,建立了惯性/地磁组合导航仿真系统,并对系统的各模块功能进行阐述。完成了高精度地磁校准模块及导航模块的硬件设计及实现。