姿态检测用地磁图的线性样条组合插值算法

针对双线性插值地磁图精度低的问题,结合地球磁场强度沿经线方向变化快、沿纬线方向变化慢的特点,提出地磁图的线性样条组合插值方法。该方法在经线方向上采用三次周期样条插值,在纬线方向采用线性插值的组合插值算法。以IGRF(国际地磁参考场)模型为参考依据,对线性样条组合插值进行的仿真和误差分析表明:线性样条组合插值法只需要7次加法和7次乘法便可以计算出地球磁场的分量,精度比双线性插值提高一倍以上,能够保证弹体滚转角检测系统实时准确地获取地球磁场信息。     

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。     

基于UKF弹体滚转姿态测量方法研究

利用磁阻传感器和GPS等器件的测量信息,建立了地磁/GPS组合弹体姿态测量解算模型,对弹体姿态信息进行实时测量解算。为了提高弹体飞行姿态测量解算精度,建立了弹道滤波方程,采用UKF算法进行数据滤波处理,结合磁阻传感器的输出信息对弹体滚转姿态进行实时解算。数值计算及仿真结果表明:相比于直接使用GPS输出的速度信息进行姿态解算,通过UKF滤波处理后,可以使得地磁/GPS组合测量解算的结果更准确,提高了弹体姿态解算精度。     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。     

飞行弹体滚转姿态探测方法研究

地磁场的强度和方向是地理位置的函数,可通过对地磁矢量的探测确定稳定飞行的飞行体在空中的滚转姿态。文中给出了利用地磁传感器探测结果解算飞行体滚转姿态的探测系统总体方案、滚转姿态解算的实施方法及数学模型,对该模型进行了仿真计算,对仿真结果进行了分析。     

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。     

地磁信息的旋转弹姿态算法研究

针对小口径高转速旋转弹姿态测量问题,提出了一种利用纯地磁组合信息获取旋转弹姿态的算法。通过参考坐标系的关系构建姿态变换矩阵,建立姿态角的数学模型,并设计相应的纯地磁姿态算法,利用仿真软件得到三轴地磁信号来进行姿态解算。结果表明,本姿态算法可以实时解算较高长时精度的姿态角,可以为常规旋转弹药制导化提供姿态信息。     

适于地磁导航的高精度区域地磁场建模研究

从地磁匹配导航的原理出发,分析并提出了开发地磁匹配导航需要解决的关键技术问题。针对现有地磁场模型精度偏低、模型边界效应等问题,深入分析了传统补充国际地磁参考场值的缺陷。提出了采用边界插值约束的Taylor多项式拟合法,建立适合地磁匹配导航的高精度地磁场模型,为匹配算法提供可靠的参考依据;并提出了多项式最佳插值截断阶数的算法;最后,进行了仿真试验。试验证明：该技术具有优于补充国际地磁参考场值建立高分辨率模型的方法,可以提高模型的分辨率,改善建模过程中存在的边界效应问题。     

地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究

在对飞行弹体控制时，需要实时获取弹体的姿态角。文中提出了一种采用地磁传感器和硅微陀螺构建低成本姿态探测系统的方案，给出了利用地磁矢量和陀螺探测结果进行弹体姿态解算的数学模型。仿真结果显示．该方案在一定条件下可以达到较高的精度。     

基于地磁与角速度传感器的弹体姿态测量方法研究

为了获取炮射弹体最优的姿态解算方法,使其能满足弹体的实际应用要求,文中阐述了目前用于弹体姿态测量的主要方法及缺点,提出了一种运用地磁传感器进行姿态测量的方案,并建立了坐标系完成参量解算。当地磁传感器测量方法不可靠时,可以使用角速度传感器完成姿态解算。使用两种信息融合方法进行姿态解算,可在全弹道上可靠的进行姿态测量。     

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...     

导弹发射车SINS/GNS定位定向技术

针对导弹发射车对导航系统的全自主性及精度的特殊要求,提出将地磁匹配定位定向系统与惯性导航系统进行组合.地磁匹配过程中采用了基于 Hausdorff 距离的相似算法.基于U卡尔曼滤波算法,对SINS/GNS全自主定位定向组合系统与捷联惯导系统单独定位定向在同一条件下的误差情况进行了对比仿真.仿真结果表明,装有地磁匹配惯导系统的导弹发射车定位定向的精确度有了明显提高, 滤波收敛性较好.     

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...     

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...     

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...     

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。     

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。