地磁导航发展与关键技术

地磁导航技术作为一种无源自主导航方法,具有抗干扰能力强、无积累误差和精度适中的优点.本文简述了地磁场理论,回顾了地磁导航技术的研究历程,综合分析了地磁导航技术采用的导航算法,指出了制约地磁导航技术发展的三大关键技术和当前的研究动向,最后对地磁导航技术未来的发展和应用做了展望.     

ICP算法在地磁辅助导航中的应用

利用地磁信息进行辅助导航是组合导航技术研究的新方向。文中对地磁辅助导航的原理和发展现状进行了介绍,并在分析地磁特征的基础上,研究了利用地磁异常特征进行ICP匹配定位的方法。根据应用环境,对ICP算法进行了以下改进:首先,受模拟退火法的启发,提出采用扇形扫描法搜索最优匹配,推动ICP算法向全局最优迭代;其次,结合RANSAC法,有效地剔除了地磁测量中的野值点,提高了算法的鲁棒性。仿真结果证实了改进算法的良好性能。     

地磁匹配技术及其基本匹配算法仿真研究

针对一种新的导航技术一地磁匹配技术进行了研究.在介绍了地磁匹配的基本原理和特点的基础上,分析了地磁匹配技术目前在地磁场模型、地磁传感器和匹配算法等方面已具备的基础和工程应用尚需解决的一些关键技术;重点研究了地磁匹配技术几种基本匹配算法一MAD法、MSD法、NPROD法和HD法,并对其利用MATLAB进行了对比仿真;最后对仿真结果进行了分析比较.仿真结果表明,综合考虑匹配精度、匹配运算量和匹配误差收敛性几个性能指标.选择几种匹配算法中的MAD法或MSD法作为地磁匹配算法较好.几种基本匹配算法的仿真分析,对地磁匹配技术下一步的深入研究具有一定的理论意义和工程应用价值.     

Unscented卡尔曼滤波在飞航导弹地磁导航中的应用

对飞航导弹巡航段的地磁导航问题进行了讨论,导航算法为unseented卡尔曼滤波,导航信息为地磁异常强度.首先通过对比不同飞行轨迹下的滤波效果,得到了导弹射前路径规划的一些原则.由于unscented变换参数对滤波效果存在一定影响,提出了利用遗传算法优化unscented变换参数的方法,优化参数的鲁棒性分析进一步验证了该方法的有效性.最后对unscented卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的导航性能进行了比较,仿真结果表明前者具有更高的导航精度.     

采用强制降噪和多尺度融合的地磁导航方法

针对地磁数据测量易受各种噪声和干扰影响,导致地磁匹配导航精度、概率和可靠性降低的问题,提出了一种采用小波强制降噪和多尺度融合的地磁匹配导航方法.该方法利用地磁数据高频部分易受噪声干扰影响而低频部分稳定性好、各尺度下的匹配结果具有相对独立性的特点,将含噪地磁基准图和实时图进行多尺度分解,在所选的多个尺度下经强制降噪后分别进行匹配,并融合各尺度下的匹配结果表决产生最终的导航结果.地磁匹配导航仿真实验结果表明该方法可有效提高导航的精度、概率和可靠性.     

一种基于地磁场曲面线性化拟合的快速导航定位方法

地球主磁场随空间变化平缓的特性会令绝大多数已有的地磁导航方法陷入困境.针对这个问题,提出了一种全新的地磁场导航定位方法,即在局部区域内用线性平面拟合磁场曲面,进而通过求解线性方程组来获得磁场测量点的位置估计区域.同时为了减少线性化误差的干扰从而实现精确定位,进一步给出了基于多级子图的导航定位方案.相较于已有的地磁场导航方法,提出的方法不仅不依赖变化剧烈的地磁异常场,更能使运算速度大幅提高,存储量大幅降低,且不需要长时间的路径累积来收敛,并能够实现大范围区域内的快速搜索定位.最后以IGRF模拟全球磁场进行仿真实验,证明了此方法的有效性.     

自适应滤波在磁暴期间地磁导航中的应用

对磁暴期间巡航导弹巡航段的地磁导航问题进行了讨论。针对地磁导航在磁暴期间常规卡尔曼滤波容易发散的问题,提出了一种基于Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的地磁导航算法。该算法根据新息的变化自适应调整测量噪声矩阵,消除了磁暴影响,提高了滤波稳定性。仿真表明在选择合适的遗忘因子基础上,即使在磁暴最剧烈的时间段,采用自适应卡尔曼滤波仍能保证一定的精度,定位精度在200m以内,满足巡航导弹中程制导的精度要求。     

地磁导航技术研究现状综述

地磁导航具有全区域、全天候、抗干扰能力强及无积累误差的优点,是一种重要的辅助性导航方式,在多个领域得到了研究和应用。针对不同的应用载体,本文对地磁导航技术的研究和发展现状进行了综述,探讨了地磁导航方法选取的准则,为国内地磁导航技术的发展应用提供了一定参考。     

基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法

为了减小近地轨道(小于1000km)地磁导航的估计误差协方差，提高导航的可靠性和准确性，在地磁导航系统中引入雷达高度计作为一个新的测量设备，提出了一种基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法。该算法取卫星的位置和速度向量作为状态向量，建立状态方程；取卫星周围的磁场强度和卫星到星下点实际海平面距离求出的地心距，作为观测量建立观测方程；利用扩展卡尔曼滤波构成一种融合导航算法。仿真结果表明，提出的融合导航算法对轨道位置的估计误差小于20米，速度的估计误差小于1米／秒，导航算法的精度和收敛性都优于使用单一地磁导航的系统。     

高维寻优ICP算法及其在地磁辅助导航中的应用

利用地磁场特征进行辅助导航是目前组合导航技术的重要研究方向.地磁导航可采用基于ICP算法的匹配定位来限制推算定位或惯性系统时间增长带来的位置误差.ICP算法使用的前提是初始误差较小,当初始误差较大时,最近点的计算容易落入伪目标点,导致该算法不再适用.针对ICP算法的这种缺陷,本文利用地磁场特征量的高维特性,提出在最近点...