基于分形维数的地磁图适配性研究

针对地磁匹配导航对匹配区适配性研究的需求,提出一种基于分形维数分析地磁匹配区适配性的方法,从原理上分析了分形维数与适配性之间的关系,在几块选定区域的地磁图上分别对分形维数进行了计算和分析,最后在上述选定区域进行了匹配仿真试验.结果表明:匹配仿真试验中所反映的地磁图适配特性与提出的方法分析所得结果具有良好的一致性,分形维数在指示地磁图适配性上具有优良的性能.     

地磁基准图分辨率对地磁导航精度的影响分析

地磁异常场具备丰富的空间特征且随时间稳定,基于地磁场信息进行匹配导航的方式备受关注。然而,当前在海洋区域获取高精度的磁场数据面临着采集成本高、部分区域采集难度大等问题。因此,通常采用稀疏的磁测数据构建地磁图。地磁匹配导航的精度与地磁基准图的分辨率密切相关。为了深入探究地磁匹配导航对于地磁基准图分辨率的具体要求,首先采用插值和抽样处理得到50 m, 100 m, 200 m, 500 m, 1 000 m和2 000 m这6种不同分辨率的地磁图;然后利用地磁轮廓匹配(MAGCOM)算法与迭代最近等值线(ICCP)算法作为匹配算法,分别使用仿真和实测数据分析了不同分辨率地磁图下的匹配导航结果。结果表明,在特定惯导零偏与不同行驶速度下,将地磁图分辨率从500 m插值到200 m和100 m时带来了不超过50%的导航精度提升。同时,在仿真条件下,当使用插值到50 m的地磁图时,匹配误差已经接近惯导误差。     

一种单幅异源图像适配性的计算方法及应用

图像适配性问题在匹配区选取与景象匹配末制导试验中都具有重要的地位,图像适配性通常用匹配概率度量。针对单幅图像,采用降质变换方法生成图像对,提出一种能用于计算单幅异源图像适配性的方法,并应用于图像适配性评估。该方法操作性强,容易实现,可解决缺少先验信息时图像适配性的计算问题。     

景象匹配辅助组合导航中景象区域适配性研究进展

对景象匹配辅助组合导航的关键技术之一——景象区域适配性技术的基本模型、国内外发展现状以及目前有待于继续完善的若干问题进行综述。首先对景象区域适配性涉及的概念、评价指标、关键技术进行综合分析,剖析各环节技术内涵与相互关系,提出景象区域适配性研究的一般框架;指出目前国内外研究方法中存在的差异,将目标跟踪领域中与景象区域适配性相关的技术成果引入景象区域适配性研究框架中;分析多源图像匹配中景象区域适配性与传感器特性、匹配算法以及应用约束间的制约关系。综述旨在扩展和深化景象区域适配性研究的理论与方法。     

改进的ICCP地磁匹配算法

本文在分析等值线约束迭代最近点(ICCP)匹配算法基本原理的基础上,针对ICCP算法在非刚性变换情形下,就难以取得理想匹配效果的情况,提出了改进的ICCP算法。该算法首先用ICCP匹配算法修正初始位置误差和航向误差,然后采用逐点匹配,再迭代该过程的方法,逐点修正位置误差。仿真实验表明,改进的ICCP算法能够实现准确定位,定位精度在一个网格精度以内。     

飞行器组网多维地磁匹配的相关度算法

地磁匹配导航技术是跨海飞行器的自主导航方式之一。海洋磁场强度平滑、区域变化较大的特点,使得飞行器一维地磁匹配方法难以应用于飞行器自主导航。在跨海飞行器组网条件下,讨论了多维地磁匹配相关度算法,并仿真计算了多维地磁匹配相关度的匹配时间、匹配概率,计算表明多维地磁匹配相关度算法优于单航迹匹配相关度;在相同概率下区域内370 m×370 m网格匹配时间短、匹配概率高。飞行器组网多维地磁匹配的相关度算法研究为海洋区域地磁匹配导航应用提供参考。     

基于PSO算法的无人机地磁匹配航迹规划方法研究

结合地磁匹配的自身特征,设计了无人机地磁匹配航迹规划的总体方案;以PSO算法为解决工具,给出了地磁匹配航迹规划的实现方法,构造了PSO算法进行地磁匹配航迹规划的适应度函数,为下一步的算法实现奠定基础。     

基于概率数据关联的地磁匹配算法

针对轮廓匹配算法存在的虚定位问题,在轮廓匹配算法的基础上,提出了一个新的分批地磁匹配方法——基于概率数据关联滤波的地磁匹配算法。算法把满足一定条件的相关值作为滤波器的有效量测,把巡航导弹的位置作为状态变量,建立了基于概率数据关联的地磁匹配模型,利用概率数据关联滤波算法计算巡航导弹的位置坐标。仿真结果表明,该算法有效地降低了虚定位发生的概率,正确匹配率、导航效果均优于轮廓匹配算法。     

基于地磁序列和OSM地图匹配的手机众包轨迹图优化方法

地磁基准图的构建是实现地磁匹配导航的基础。在室内、道路等地磁导航应用场景中,基于普通手机的众包建图技术是未来解决大规模地磁建图问题的可行手段,而众包数据位置坐标的获取是其中的关键环节。目前,众包数据位置的获取主要依靠手机自身全球卫星导航系统(GNSS)的定位结果,在室内等无GNSS信号的场景中主要通过惯性航位推算获得,但是存在城市峡谷区域GNSS定位结果偏移、室内长时间惯性航位推算易产生累积误差等问题,使得众包数据位置坐标精度难以支撑准确的地磁基准图构建需要。针对上述技术挑战,提出了一种基于地磁序列与开放街道地图(OSM)匹配的手机众包轨迹图优化方法。首先,通过GNSS/MEMS/OBD多源融合产生的初始轨迹构建相邻位姿点约束。其次,利用磁场的空间稳定特性,通过基于动态时间规整(DTW)的地磁序列匹配算法构建磁场闭环点约束。然后,利用OSM的绝对位置信息,通过基于隐马尔可夫模型(HMM)的地图匹配算法构建地图匹配点约束。最后,基于上述3类约束构建联合图优化模型,并在通用图优化(G2O)框架下通过列文伯格-马夸尔特(LM)算法获得众包轨迹的室内外全局优化结果。在城市峡谷和地下车库等弱或无GNSS场景下进行室内外连续众包数据采集和轨迹优化测试,平均定位均方根误差降低了54%,显著优于原始GNSS或GNSS/MEMS/OBD多源融合的定位结果。     

基于组合相似度的实时矢量地磁轮廓匹配算法

为了提高地磁导航系统的定位精度和实时性能,提出了一种基于组合相似度的实时矢量地磁轮廓匹配算法。该算法引入了矢量地磁特征和组合相似度度量,构建了多维度相似度模型,包括方向相似度和强度相似度。方向相似度采用余弦相似度计算,强度相似度则使用归一化欧氏距离计算。算法采用了高效的多层金字塔搜索策略,实现了实时矢量地磁匹配,在保证匹配精度的同时显著提高了计算效率。通过仿真实验对算法进行了全面评估。结果表明,在最优参数组合下,算法的均方根误差(RMSE)为52.48 m,更新频率达到2.87 Hz,明显优于传统地磁轮廓匹配(MAGCOM)算法。在噪声强度从0 nT增加到5 nT时,该算法的RMSE从52.48 m增加到399.56 m,而MAGCOM算法则从444.89 m增加到890.66 m,展现出更强的抗干扰能力。通过调整参数,算法的更新频率可进一步提高到4.06 Hz。研究结果表明,该算法在保证高精度定位的同时,满足实时处理要求,为地磁辅助导航系统提供了高效可靠的解决方案。     

地磁导航技术研究进展

地磁场是地球的固有资源,利用地磁场匹配进行导航是一种新型导航技术.与传统的惯性导航和卫星导航比较,地磁导航具有无积累误差、抗干扰、隐蔽性好、导航信息丰富等优势.文章介绍了地磁导航的3个基本要素,即磁场测量技术、地磁模型以及定位与导航技术.分析了弱磁场磁力仪在地磁导航中的应用及其优缺点,讨论了地磁场模型和地磁匹配算法,展望了地磁导航技术的应用前景.     

改进的图像相关匹配算法

将遗传算法用于低对比度小目标图像相关匹配跟踪,提出了改进的快速图像相关匹配算法。结合图像匹配本身的特点,采用新的编码方式克服了二进制编码的缺点。采用NPROD匹配准则在同样的匹配效果条件下,提高了匹配精度,该算法在计算速度上较原始算法提高了至少12倍以上,同时该算法还具有每帧图像匹配计算时间基本恒定的优点,便于在实际系统中采用。实验结果表明该方法可以有效地跟踪低对比度小目标。     

水下重力匹配定位算法综述

随着重力测量和水下导航技术的发展,惯性/重力匹配导航技术因其精度高、自主性强和航时长等优点,已成为水下自主导航的重要研究方向。惯性/重力匹配导航系统主要由惯性导航系统、重力实时测量、海洋重力场背景图和重力匹配定位算法构成。重力匹配定位算法通过将实时测量的重力异常值与构建的重力场背景图进行匹配,得到水下运载体当前时刻的位置信息,是惯性/重力匹配导航技术的核心。本文详细介绍了重力匹配算法的技术发展现状,重点分析了具有代表性的ICCP算法、SITAN算法、矢量匹配算法及其衍生算法,并对惯性/重力匹配水下自主导航技术的未来发展进行了展望。     

基于NProd相关系数和人工免疫的激光图像匹配算法

为克服同源激光图像灰度匹配的匹配速度慢、易被干扰等不足,建议一种基于NProd相关系数和人工免疫的灰度校准匹配方法。NProd相关系数作为相似性度量函数,具有匹配准确、鲁棒性好的优势。对人工免疫算法进行改进,引入动态种群变异操作进行并行搜索,提高了灰度匹配算法的匹配速度。仿真实验表明：该算法具有匹配精度高、鲁棒性强和实时性高的优点。