ICCP重力匹配辅助导航算法研究及改进

迭代最近等值线算法(ICCP)是一种重要的匹配辅助导航算法,ICCP虽稳定性高,却具有实时性差的缺陷。通过研究与分析可知,采样结构是导致算法实时性差的关键因素,并且改变算法的采样结构可有效解决算法实时性差的问题。在改进ICCP的基础上,又通过"二次迭代"技术,将匹配位置用于更新测量和指示重力,并重新进行匹配解算,可进一步提高算法的匹配精度。仿真结果表明,以上工作对算法实时性和精度的改进是有效的。

基于量子重力探测技术的水下匹配导航仿真分析与评估

在电磁信号拒止的海洋环境中,基于海洋重力场辅助的水下匹配导航技术是提高潜航器导航定位精度的有效途径之一。近年来,基于冷原子干涉的量子绝对重力探测技术发展迅速,其探测精度高、可移动性强,在水下重力辅助导航领域具有极大的应用潜力。结合冷原子干涉量子重力仪最新技术发展水平,选取太平洋某典型海域,通过地形正演构建了高精度(<0.1mGal)、高分辨率(500 m)海洋重力基准图,基于最近等值线迭代(Iterative Closest Contour Point,ICCP)算法实现了对潜航器水下航行误差的重力场辅助匹配校正,将初始航迹误差从约4 km校正到约400 m。匹配算法具有指数收敛优势,在阈值收敛误差为10^(-6)下,算法平均收敛迭代次数44次,平均收敛时间0.0678 s。通过仿真分析和“探测技术-重力场基准图-匹配算法”系统综合效能评估,论证了现有量子重力探测技术在重力辅助水下匹配导航领域的应用潜能。

重力场可匹配区域选择研究

本文根据重力匹配辅助惯性导航需求,开展了重力场基准图的特征分析研究,提出了衡量可匹配性的特征指标体系,根据该指标体系建立了一个多通道的综合指标分布图,并引入了水平集理论,采用一种基于Mumford-Shah模型的全局化水平集的图像分割方法对重力场可匹配区域进行分割。通过重力匹配实验验证,结果表明,分割出的可匹配区域能达到提高匹配概率的作用。

利用改进的ICCP算法辅助导航

文中研究了ICCP算法的基本原理,分析了ICCP算法的特点,针对ICCP实时性差的不足,借鉴计算机编程思想中的移位寄存器原理给出了改进ICCP算法,同时,改进ICCP算法中每个采样点都可以有多个匹配结果,通过对这些匹配结果求加权平均可以有效消弱结果中的随机误差,从而提高了匹配的可靠性。并通过一个仿真实例,表明改进ICCP算法可以有效改善ICCP算法的实时性,经度方向精度与ICCP算法相当,纬度方向精度有明显的提高。

原子干涉重力梯度仪研究进展综述

原子干涉重力梯度仪利用原子来感应重力的作用,不同于角加速度、静电悬浮和超导等重力梯度仪,是一种绝对重力梯度仪,无机械磨损,测量频率高,且采用激光操控原子,时序、定位精度高,使用寿命长,具有固有的抑制振动特性以及极佳的长期稳定性,在惯性导航及重力匹配辅助导航方面极具应用潜力。简要介绍了基于原子干涉的重力梯度仪测量原理,并在相关资料的基础上总结了原子干涉重力梯度仪在国内外的发展现状,指出了国内目前在技术体制、小型化以及测量精度上的主要差距。