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.     

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。     

一种地磁匹配制导适配性特征参数选取方法

为了评价地磁场特征参数对适配性的影响程度,达到选取重要特征参数目的,提出了一种基于粗糙集理论的地磁匹配制导适配性特征参数选取方法.通过分析粗糙集理论的基本原理,确定了特征参数选取的试验步骤;选取了适配性评价中具有代表性的6种特征参数作为条件属性集,在选定的28块区域基于积相关算法(PROD)进行了匹配仿真试验,选取匹配概率作为决策属性集,针对粗糙集理论只使用于离散数据的特点,分别对条件属性集和决策属性集进行了离散化处理;然后根据确定的试验步骤,对选定区域进行了特征参数选取试验,得到了约简特征参数集合,通过数据分析发现:提出的特征参数选取方法在不需要任何先验信息的情况下提取了约简特征参数集合,有效地排除了冗余信息的干扰,达到了选取重要特征参数的目的.     

基于增量调制的ICCP地磁匹配序列生成方法

为解决地磁匹配算法中匹配点的选取和匹配序列长度的设置问题,提出一种迭代最近等值线(ICCP)算法的地磁匹配序列生成方法。首先,分析了采样定理、地磁图分辨率、磁场起伏特征和磁传感器测量精度等对匹配序列采样间隔的约束,以及匹配序列长度与误匹配的关系;然后,在此基础上利用增量调制原理实现了匹配点的选取;最后,建立了本文方法参数优化的目标函数,并利用二进制粒子群优化（BPSO）算法对匹配序列的长度和增量调制的量阶进行寻优,使ICCP算法在保证匹配精度的前提下能够缩短匹配时间。仿真结果证明所提方法具有良好的环境适应性,对ICCP算法的精度和实时性都有明显改善。     

基于离散分数布朗随机场模型的景象适配性分析方法

首先阐述了在自然景象的齐次平稳高斯随机场模型下进行景象适配性分析的不足；然后建立了景象的离散分数布朗随机场模型，在小波多分辨率分析的基础上提取了分形特征；接着推导了景象的分形特征与基准子图的二维相关性之间的关系，并提出了基于分形特征的景象适配性分析方法；最后通过大量仿真试验验证了分形特征和基准图的正确匹配概率之间的关系，对于景象匹配区的选择具有一定的实用价值。     

基于投影寻踪的地磁匹配区选取方法

针对基于单一地磁特征参数进行区域选取容易出现评价结果不全面的缺陷,提出了多特征参数融合的地磁匹配区选取方法。该方法结合信息熵和投影寻踪理论,综合考虑地磁标准差、粗糙度、相关系数和地磁熵等反映特定区域内地磁的总体起伏、光滑度、相关性强弱和信息量多少的地磁特征参数对匹配区的影响,建立了基于投影寻踪的地磁匹配区选取模型,利用遗传算法求解出最优投影方向,给出区域总的评价指数。利用文中提出的方法在选定区域进行了仿真试验,仿真结果表明,针对ICCP算法,在总评价指标高的区域进行地磁辅助导航,其匹配误差较小。
     

一种基于层次分析法的地磁匹配制导适配性评价方法

针对基于单一地磁场特征参数进行匹配区适配性评价易出现误判的现象,提出了一种基于层次分析法的适配性评价方法。通过对大量试验数据分析,定义了可信度的概念,分析了4种常用地磁场特征参数与匹配概率之间的可信度,发现单一特征参数不能作为适配性评价的有效依据;从分析地磁场特征参数隐含的信息入手,提出一种基于层次分析法的适配性评价方法,以实现有效评价适配性的目的;基于上述方法在选定区域进行了适配性评价实验。通过数据分析发现：利用本文提出的方法进行的适配性评价结果,与匹配仿真实验所得结果具有良好的一致性,可信度较之基于单一地磁场特征参数的适配性评价效果改善明显。
     

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。     

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之 一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出 了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点, 对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最 后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图 像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff 距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、 精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的 高性能要求。
     

基于遗传算法的地磁匹配搜索策略

为降低导航成本,提出仅利用磁测计和里程计的地磁场匹配定位方法.为解决搜索空间过大的问题,提出以遗传算法在匹配区域搜索可能路径的方法.该方法以相关性度量作为适应度函数,交叉与变异仅针对点列的相对关系完成,提出用局部适应度函数自适应调整交叉概率与变异概率.仿真结果表明,该方法可以有效完成地磁匹配导航中任意形状路径的匹配.