水下地磁导航实时量测野值的离线模式辨识

水下地磁导航因其无源性、广域性等优点成为目前导航领域研究的前沿课题,但地磁场的不稳定性使得相关匹配定位过程易受实测粗差的影响而发散。鉴于水下载体运行较慢和通常的海洋磁测仪器可快速测量的特点,结合地磁量测序列为均值非平稳过程的数学归纳,提出水下地磁导航实时量测野值的离线模式辨识算法。该算法包含匹配序列末点前分段容错检测和匹配序列末点一步预测判定2个环节。仿真试验结果表明,该方法可有效增强水下地磁导航相关匹配定位中的发散抑制能力。

地磁导航定位技术原理与方法综述

地磁导航定位是多源融合导航定位技术体系中重要的技术手段之一,具有适用范围广、抗电磁干扰能力强、可全天时全天候工作等优点,为运动载体特别在地下、水下等卫星信号接收受限的场景提供一条无源被动的自主导航定位技术途径.然而地磁场导航定位的实现过程通常因其应用的载体和场景不同而存在一定差异,本文将根据地磁导航定位的不同应用场景进行分类阐述,对其相应的原理与方法进行综述,以期助力地磁导航定位技术领域的后续推进.

基于地磁共生矩阵的水下地磁导航适配区选择

提出了一种基于地磁共生矩阵的地磁适配区选择算法。通过对地磁共生矩阵反演出的地磁角二阶矩、地磁对比度、相关性、熵以及逆差矩参数的分析,确定了地磁适配区所对应的截止阈值,并验证了该方法的可行性。

截断总体最小二乘法在抑制地磁导航磁力仪随机误差方面的应用

三轴磁力仪的随机误差补偿技术是当前水下地磁导航领域的研究热点。传统上采用最小二乘法或其相关改进方法进行误差修正,是基于假设随机误差为高斯分布或者没有考虑到磁力仪观测方程的病态问题。将总体最小二乘方法与正则化方法结合起来,提出一种截断总体最小二乘法,来处理观测方程两边都存在随机误差的病态问题。仿真结果表明,截断总体二乘法能很好地抑制磁力仪测量中的病态影响,且将经过截断总体二乘法标定前后的残差减小至10 n T以内。此外,比起最小二乘法补偿和总体最小二乘法补偿后的测量数据,经过截断总体最小二乘法补偿后的测量数据更加接近真实值,达到了抑制随机误差的目的。

基于地磁匹配的水下定位和定向方法研究

借助地磁背景场及地磁测量,通过对相关分析中各指标的研究,给出了用于水下地磁匹配定位的最优指标。分析了现有TERCOM算法的缺陷并对其进行了改进,提高了水下地磁匹配定位的精度;提出了基于两段序列匹配后的重心位置计算INS前期积累误差的算法,实现了对INS的准确修正,确保了载体的定向精度。试验验证了这些方法的正确性。

一种水下载体干扰磁场的空间差分补偿方法

在水下地磁导航技术中,载体的干扰磁场是影响地磁场测量的关键因素之一。为了实现对载体更好的航向控制以及提高地磁导航的精确度,需要对载体的干扰磁场进行补偿。针对传统模型方法不能全面描述干扰磁场种类的不足,改进了传统测量模型表达式,提出了一种对载体干扰磁场进行补偿的空间差分模型方法,并对方法中传感器不同的安装位置做了详细的对比分析。通过仿真对补偿方法进行了验证,加入最大25n T外界杂散干扰磁场后,差分补偿结果精确度为10n T,比传统补偿方法的精确度提高了两倍。研究结果对水下载体地磁导航方法在实际中的应用具有一定的指导意义。

利用TERCOM与ICCP进行联合地磁匹配导航

为解决地磁匹配导航中TERCOM算法精度较差I、CCP算法容易产生局部收敛且匹配速度较慢的缺陷,提出了一种联合TERCOM与ICCP的水下地磁匹配导航新方法。对此算法中的粗匹配及其性能进行了分析,同时,对精匹配及改进ICCP算法进行了研究,解决了传统匹配导航算法精度、速度及完备性不能兼得的问题。