面向直升机的地形概率密度特征匹配方法

随着现代战争的发展,争夺低空、超低空制空权具有重要意义,地形辅助导航是实现直升机等低空飞行器导航定位的有效手段。针对直升机低空飞行场景下地形辅助导航中的地形匹配受量测误差影响大导致匹配错误进而影响定位精度的问题,通过对传统匹配相关运算方法进行分析,引入地形高程差的概率密度作为相关性计算方法,提出了一种利用地形高程差的概率密度特征进行地形匹配的方法,并引入地形复杂度与相似度对地形匹配置信度进行评估,减小错误匹配对导航误差修正的影响。仿真实验结果表明,所提出的基于概率密度特征的地形匹配方法对量测误差具有更高的适应性,匹配准确率更高,相对于传统方法,在测量误差较大的情况下可以提高56.5%的匹配准确率。通过对地形匹配置信度进行评估,在误匹配次数较多的场景下可以将组合导航定位误差的均方根误差降低为传统方法的3.54%,有效提高了地形辅助导航系统的容错性。

水下地形匹配定位置信区间估计

地形匹配定位(terrain aided position,TAP)的似然函数反映了AUV(autonomous underwater vehicle)的位置在空间中的分布概率,由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局部地形特征和地形测量误差密切相关,由于现有的方法未考虑局部地形特征,仅考虑了测量误差的统计置信区间,使得TAP置信区间的估计结果明显偏小。为解决TAP置信区间的估计问题,建立了TAP定位点的跳变模型。设TAP定位点X^p可以向搜索区间内任一点跳变,且向某一点的跳变概率与该点的似然函数值正相关,X^p向某一点跳变的置信度小于α时,认为x~α不会向该点跳变,该点设为置信区间的边界点。另外,设地形匹配定位点的置信区间内匹配残差平方和函数为二次曲面,而X^p视为该曲面的待估计参数,则可以通过曲面参数的置信区间估计方法获得1-α置信度下的置信区间。新方法得到的置信区间范围大于现有的估计方法,试验结果表明,测量波束较少时,置信区间估计会出现异常,增加测量波束可以提高潮差和测量误差的估计精度,从而提高置信区间的估计精度,但测量误差非高斯分布条件下的补偿方法仍然需要进一步研究。