基于EKF的同时定位与构图在潜艇地磁导航中的应用

潜艇地磁导航不产生如惯性导航的误差积累问题,是一种有效的自主导航定位手段。但是目前地磁导航定位主要是基于先验地磁图的匹配导航,在实际操作中要获得较为精确的先验地磁图是极其困难的。基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的同时定位与构图算法（SLAM）可以在不需要先验地磁图的基础上实现潜艇导航定位。将这一算法应用到潜艇地磁导航中,再结合人工布设磁标的方法可以实现潜艇不依赖于先验地磁图的地磁导航定位。     

基于Unscented卡尔曼滤波器的地磁辅助组合导航

将船位推算与地磁测量相结合构成组合导航方法.首先建立了推算模型,然后利用Unscented卡尔曼滤波方法,直接将地磁测量的结果用于校正推算结果,进行导航定位.此方法不采用匹配方法进行定位,可进行实时定位,能适用于非线性和离散的地磁模型.仿真表明,此方法能减小定位误差,适用于基于船位推算和地磁定位的实时组合导航.     

空间插值算法在构建海洋地磁图中的应用

地磁基准图作为地磁匹配导航的关键技术之一,其优劣程度对匹配导航定位的精度和稳定性有着很大影响。近年来,众多学者开展了围绕地磁数据插值构建地磁图的研究,但以往对于构建地磁图的研究主要集中在陆测数据和小范围实验数据上。针对这种情况,本文以海洋实测地磁数据为基础,首先分析了反距离加权法、改进的谢別得法、克里金法、径向基函数法、自然邻点法和局部多项式法的原理及特点;然后建立图形直观评价和交叉验证指标定量评价相结合的算法评价体系;最后利用计算机仿真验证了6种主要空间数据插值算法在利用海洋地磁数据插值构建地磁图中的效果。经过对仿真结果的分析,得出了最优插值算法结论。     

基于克里金法的地磁数据插值研究

地磁场在很多方面都有应用,特别是在目前地磁匹配导航逐渐成为新兴的水下载体导航手段背景下,地磁数据的测量与其插值方法的研究逐渐受到了学者们的关注。文章使用某海区的实测磁异常数据,首先等间隔的取大间距数据应用克里金等插值方法生成等值线图,然后与原始数据小间距的等值线图比较,说明插值方法的有效性。然后进一步改进克里金法,通过交叉验证方法说明克里金法在地磁数据的插值分析中是完全可行有效的。     

导航定位中地磁测量误差补偿技术研究

高精度的地磁测量是地磁匹配定位中的关键技术,需要实时测量地磁场数据,为匹配定位算法提供依据,导航载体上钢铁构件组成的干扰磁场是地磁测量误差的主要来源。论文在分析地磁测量误差补偿模型的基础上,针对载体上多种钢铁构件组成的干扰磁场,提出了采用十二常系数补偿算法消除测量误差。利用实验数据,对误差补偿效果进行了对比分析,提出了解决措施,有效提高了地磁测量精度。     

基于惯性导航/地磁的水下潜器组合导航定位方法

针对水下潜器长时间水下航行的隐蔽性且定位精度不高的问题,提出了一种基于惯性导航/地磁的组合导航系统。建立了惯性导航/地磁组合导航系统模型,并且利用卡尔曼滤波算法对系统进行滤波。最后通过仿真实验表明,该组合导航系统能够有效弥补单惯性导航系统精度发散的不足,提高了导航精度,实现了水下潜器的精确导航。     

均匀优化设计在磁干扰补偿算法中的应用研究

载体磁场对地磁测量的干扰,一直是造成导航设备罗差、影响地磁测量精度的技术难题.本文针对12常系数补偿算法建模过程中耗时费力等不足,将均匀设计思想引入到优化求解建模的过程中,研究了载体磁场随其姿态变化对地磁测量的影响规律,提出了采用影响因子权值统计法设计载体姿态点,进而利用优化设计姿态点的磁测数据建立补偿模型,解决了复杂模型难以运用常规方法求取全局最优解的问题.通过试验证明,该方法可以利用载体较少姿态下的试验数据建立较高精度的补偿模型,缩短了试验建模的周期,提高了磁测补偿模型的精度.     

基于地磁熵及灰关联分析的地磁匹配新方法

利用地磁定位和惯性导航来确定载体的准确位置的方法,是近年来发展起来的新技术。其关键问题之一是如何进行精确地磁匹配,为解决此问题,文章提出综合利用地磁熵及灰关联分析的新方法,即在计算出待匹配区域的地磁熵值的基础上,选择相应的灰关联匹配的阈值,从而找出最佳匹配点,进而确定载体位置。文章分析了该算法的理论基础并提出了具体的实现算法,经过仿真实验表明,此算法的运算速度快、匹配精度高、具有良好的抗测量误差干扰的能力。     

利用ICCP的水下地磁修正惯导方法研究

迭代最近等值线算法（ICCP）是一种重要的地磁匹配导航算法。首先,为了获取相对精度较高的位置信息,又在一定程度上达到弥补实测数据精度不足的目的,将二次插值技术应用到地磁匹配算法中;然后,仿真计算得到了最佳匹配位置;最后,针对目前水下航行器通过航位推算等传统方法实现惯导重调的弊端,提出将地磁匹配位置误差作为观测量,用卡尔曼滤波对惯导系统的速度、位置和姿态误差进行最优估计。由最后仿真结果表明,以磁场匹配位置误差作为观测量来估计惯导误差是可行的。     

基于实测地磁数据仿真的插值算法适构性分析

地磁数据具有结构性质多样性,使得对于地磁数据插值的研究在不同区域往往得到不同结论。针对此情况,本文提出插值算法的适构性概念,并建立基于统计学指标的算法适构性评价体系。根据实测地磁数据变化剧烈程度的不同划分5个实验区域;通过等间隔采样的方式,从原始数据中抽取大间隔数据作为实验数据,然后算法插值得到估值数据;围绕原始数据与估值数据残差的集中趋势、离散程度和分布形态等因子,建立基于统计学指标的算法评价体系;仿真验证3种较优插值算法的效果。通过对仿真结果的定量分析,得出了3种插值算法的适构性结论。