基于无迹卡尔曼滤波的巡航导弹地磁自主导航方法

针对当前巡航导弹导航技术的不足，提出一种利用地磁场信息实现导航的方法。采用国际地磁参考场作为地磁场模型，以地磁场矢量和飞行高度值作为观测值，结合导弹的运动模型和地磁场模型，设计了无迹卡尔曼滤波算法。应用可观测矩阵和奇异值分解方法对导航系统的可观测性和可观测度做了详细分析。利用设计的导航滤波器对巡航导弹的位置和速度估计做了数学仿真。仿真结果表明了采用高阶地磁场模型比低阶地磁场模型具有更好的导航精度；同时观测噪声强度越小，则导航精度越高。该方法具有较好的滤波收敛性、稳定性和适中的导航精度，可用于巡航导弹初、中制导段的自主导航。     

基于矩谐分析和BP神经网络的地磁基准图构建方法

地磁基准图的构建是地磁导航的前提和关键,但已有的地磁场模型和测量数据不能直接得到地磁导航基准图。提出了一种基于矩谐分析(RHA)和BP神经网络的小尺度地磁基准图构建方法。为提高地磁基准图的精度、方便载体磁场和变化磁场的修正补偿,在地磁基准图的中心区域采用矩谐分析方法获取基准图数据;同时为克服矩谐分析方法的边界效应问题,在地磁基准图的边缘区域采用BP神经网络方法获取基准图数据。试验结果表明该方法是可行有效的。     

一种改进的地磁场矩谐分析建模方法研究

基于地磁场建模方法优缺点的分析,采用矩谐分析建模方法建立局部区域地磁场模型,并针对矩谐分析建模方法存在的不足,引入IGRF模型数据结合曲面样条插值的方法来补充边界区域地磁数据,通过模拟退火法优化粒子群算法推导矩谐模型系数,建立基于智能算法的局部区域地磁场矩谐模型,最后修正了矩谐分析建模方法存在模型精度低、边界振荡等问题。结果表明,改进后的矩谐分析建模方法建立的局部区域地磁场矩谐模型精度高,避免了传统的矩谐分析建模方法系数求解困难,建模边缘区域缺少建模数据,导致建立地磁场模型在边缘区域出现地磁场振荡现象。     

基于Hausdorff距离的地磁匹配导航算法

地磁匹配算法是地磁导航的核心,地磁匹配结果既可以作为组合滤波的观测输入,也可以直接作为系统定位的结果输出。本文简要介绍了地磁场特征及地磁匹配的基本原理,提出以Hausdorff距离为相关度量准则的地磁匹配算法,给出算法流程图,并以实测地磁数据为匹配基准图进行仿真试验,试验结果表明：匹配算法可达到较高的精度,同时通过适当...     

小波域软阈值降噪的地磁匹配导航仿真研究

为消除地磁数据中的噪声和干扰,提高地磁匹配导航的精度和可靠性,采用小波降噪方法对地磁数据进行预处理.通过对小波母函数特性的研究,结合地磁场自身规律提出了地磁数据降噪中小波母函数的选取准则,并根据地磁匹配导航的特点提出了基于误差和相关系数的小波分解层数确定方法.通过对小波降噪主要方法的定性分析,采用了小波域软阈值降噪方法...     

一种基于磁偶极子磁场分布理论的磁场干扰补偿方法

载体磁场对地磁场的干扰，一直是影响导航罗差、地磁测量的技术难题。为了提高适于地磁匹配定位需要的地磁测量精度，对如何消除载体固有磁场和感应磁场对地磁测量精度的影响进行了研究。应用磁偶极子磁场分布理论，推导了安装在载体上传感器所在位置的磁场组成，建立了利用理想传感器测量值计算地磁场的地磁测量模型；在分析磁场传感器测量误差的基础上，建立了综合考虑载体磁场干扰和传感器误差影响的地磁测量模型。该模型所含参数物理意义明确，可在任意姿态下实现对载体磁场和磁传感器误差进行综合补偿。实验证明，所建立的地磁测量模型具有较高的测量精度。     

双线性插值在地磁导航中的应用

地磁导航应用中常采用插值运算来提高地磁图的精度,但目前常用的地磁图插值方法都存在计算复杂、不适于实时解算等缺点。提出用双线性插值方法进行地磁图插值,该方法原理简单、计算量小,且适于在微处理器上实时解算,为地磁导航的工程实现提供了参考。     

地磁导航在水下航行体导航中的应用

地磁导航作为一种自主导航技术,具有隐蔽性好、稳定及精度高的特点,非常适合水下航行体使用.介绍了地磁导航在国内外的研究现状和发展趋势,对地磁数据库的获得、地磁导航匹配算法、地磁异常信息与惯性导航信息融合算法以及高精度快响应的传感器研制等关键技术进行了分析,为提高水下航行体的远程导航精度与导航自主能力提供了参考.     

地磁匹配导航应用于巡航导弹的关键技术分析

地磁匹配导航技术是巡航导弹跨海飞行可选的自主导航方式之一,对国外的地磁匹配导航研究现状进行了分析,提出了地磁匹配导航技术应用于巡航导弹的关键技术。通过对关键技术的分析和地磁匹配导航技术的动向研究,提出巡航导弹远程自主导航对地磁匹配导航的军事需求,对在巡航导弹上应用地磁匹配导航技术作了展望。     

基于零速/航向自观测/地磁匹配的行人导航算法研究

目前行人导航技术正发挥着越来越重要的作用,而无全球导航卫星系统（GNSS）环境下的行人导航定位成为其不可或缺的环节。以自包含传感器为硬件平台,针对无GNSS环境下的行人自主导航定位展开研究,提出一种基于“2+2”分级模式的零速判别方法,并设计一种惯性导航系统的零速修正卡尔曼滤波算法,有效提高同一参数阈值下零速判别的准确性与可靠性、抑制传感器误差发散;研究行人初始静态下磁航向误差观测算法及行人运动状态下的零速航向误差自观测算法,解决了行人长时间行走航向发散问题;提出基于多层约束和K近邻算法的地磁匹配算法,并实现基于零速修正/航向误差自观测的行人导航算法与地磁匹配算法的融合,提高了行人导航定位精度与可靠性。实际数据测试验证,所提基于零速修正/航向误差自观测/地磁匹配的行人导航算法可有效提高定位精度79%以上。     

三种空间插值算法在地磁匹配基准图构建中的应用

针对地磁匹配导航对构建高密度、高精度的磁基准图的需求,结合目前应用较为广泛、效果较好的3种空间插值方法,用某地区的实测地磁数据进行了插值效果分析。对于插值效果的评价引人了交叉验证法,并借助误差最大值、最小值、平均误差、标准差和运算时间等6项评价指标对3种插值算法进行了综合评价。通过研究说明了3种插值算法各自的特点和应用范围。     

舰船地磁独立导航系统

针对常用地球主磁场模型误差较大的问题,用描述小尺度区域下地壳异常场的矩谐模型代替,设计一种舰船地磁独立导航系统。将水面舰船的运动方程与矩谐模型表示的观测方程结合起来,构成独立导航系统。同时为了避免引入截断误差,采用无迹卡尔曼滤波算法。仿真结果显示:该导航系统有足够高的精度,位置误差不超过2 m,可以作为一种独立的导航方式使用。     

地磁信号检测系统误差分析与补偿方法研究

高精度、高分辨率地磁信号检测是地磁匹配导航的基础,在分析地磁信号检测系统误差来源的基础上,建立了三轴磁传感器自身误差以及软硬磁干扰误差综合模型,介绍了一种基于空间点地磁矢量不变的椭球拟合校准算法.通过实验比较,结果表明:该方法能有效抑制与补偿地磁信号检测误差,包括三轴磁传感器零点漂移引起的误差、标度因数不一致引起的误差...     

微小型无人直升机地磁导航算法研究

以微小型无人直升机为背景,提出了一种基于多传感器融合的地磁导航算法.在分析捷联磁力计输出模型的基础上,提出用基于递推最小二乘的椭球校正法校正捷联磁力计的零位偏差和比例系数误差,取得了比椭圆校正法更好的效果;然后将磁力计和陀螺仪输出进行互补滤波融合以提高航向测量的动态性能并抑制高频磁场干扰;最后对估计地磁场进行倾角补偿获...     

基于投影寻踪的多维地磁匹配融合算法

单一地磁特征匹配算法容易受到特征量区域缓变特性的影响,从而降低了算法的定位精度。针对单一特征量匹配算法的区域性不可靠问题,提出了一种多维地磁匹配融合算法;该算法在建立多维地磁匹配特征量投影寻踪分类模型的基础上,采用组织进化数值优化算法对模型进行求解,算法根据采样数据的特点自适应获得各匹配特征量的定位贡献权重(可信度),将经过加权融合的匹配位置作为最终定位位置,避免了单特征量匹配的区域性不可靠问题。仿真结果表明,采用多维地磁匹配融合算法较单一特征匹配算法大大减小了全局匹配定位误差,验证了算法的有效性。