基于仿射参数估计的地磁匹配导航算法
地磁匹配导航算法综述_邓翠婷
等提出了适合地磁场数据的地
磁匹配双等值线（ Dual Iterative Closet Contour Point， DICCP） 算法， 修正了惯导系统的航迹， 能够获得较 DICCP 高的导航定位精度。与传统 ICCP 算法相比， 算法在没有增加测量设备的前提下， 通过在测量过 程中多结算一个参数就完成对两个匹配特征量的 量测， 因此该算法可以应用于具有多匹配特征量的 定位场合。 在景 象 匹 配 中 得 到 广 泛 应 用 的 相 位 相 关 算 法
， 也有文献称之为代价函数或者相
［22 —24 ］
， 它们是选择最优匹配组的判断
6126
科
［25 —27 ］
学
技
术
与
工
程
［21 ， 34 ］
12 卷
目前， 相关性准则主要有三类
（ 见表 1 ） ：
用 HD 作为地磁匹配算法的相关性准则
。
一类是强 调 他 们 之 间 的 相 似 程 度， 如互相关算法 （ COR） 、 相关系数算法 （ CC ） 、 积相关算法 （ PROD ） 和归一化积相关算法（ NPROD） ； 一类是强调他们之 间的差别程度， 如平均绝对差算法 （ MAD ） 、 均方差 算法（ MSD） 、 绝对差算法 （ AD ） 、 平方差算法 （ SD ） ； 一类是基于 Hausdorff 距离的相似算法（ HD） 。 在计 第一类算法应求极大值， 另两类 算最佳匹配点时， 应取极小值。 基于 COR 匹配得到的极大值， 即使在最理想情 况下也不是唯一的， 算法稳定性和精度较差。CC 虽 COR 和 CC 不适 然精度很高， 但运算量很大。因此， 合作为匹配结果的判断准则。 从算法匹配精度来 MAD 和 MSD 优于 NPROD 和 HD； 从匹配运算量 看， MAD ＜ MSD ＜ NPROD ＜ HD 来看，
地磁导航的迭代评价匹配算法
地 磁 导 航 的迭 代 评 价 匹配 算 法
黄 斌 孙 永荣 王 丽娜 刘 建 业 高 晓 颖
（ ． 京 航 空 航 天 大 学 自动 化 学 院 ， 京 ， １０ ６ １南 南 ２０１ ； ２北 京航 天 自动 控 制 研 究 所 宇 航 智 能 控 制 技 术 国 家 级 重 点 实 验 室 ， 京 ，Ｏ ８ ４ ． 北 １Ｏ５）
摘 要 ： 对 现 有 地磁 匹配 基 本 算 法 在数 据 批 处 理 上 实 时 性 能 的 不 足 和 需 要 预 先 指 定 匹 配 数 据 序 列 长 度 的 困 难 ， 针
提 出 了一 种 用 于地 磁 导航 的 迭代 评 价 匹配 算 法 （ ｅａｉｅｅ ａ ａｉｎｍａｃ ｉｇａｇ ｒ ｈ Ｉ ＭＡ） 基 于迭 代 求解 Ｉ ｒｔ ｖ ｌ ｔ ｔｈｎ ｌｏｉ ｍ， ｔ ｖ ｕ ｏ ｔ Ｅ 。 思 想 ， 算 法 时 间 分 散 在 各 个 采 样 时刻 ， 时 采 用 实时 评 价 方 式 ， 每 一 步 达 代 求 解 后 根 据 实 际情 况 来 判 断 是 否 将 同 在
Ｂｅｊ ｇＡｅ ｏ ｐ ｃ ｔ ｍａｉ ｎ ｒ ｌＩ ｓｉｕ ｅ ｉｎ ｒ ｓ ａ ｅＡｕ ｏ ｔ Ｃｏ ｔｏ ｎ ｔｔ ｔ ，Ｂｅｊ ｇ，１ ０ ５ ｉ ｃ ｉｎ ｉ ０ ８ ４，Ｃｈｎ ） ｉａ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｓ ｃ ａ ｇ ｒ ｔ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｉ ｌ ｏ ｉｈｍｓ ｆ ｒ ｇｅ ｏ ｏｍａ ｎｅ ｉ ａ ｃ ｎｇ ｈａ ｅ ｂ ｄ ｒ ａ — ｉ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｎ ｄａ ａ ｂａ ｃ ｏ ｇ ｔｃ ｍ ｔ ｈｉ ｖ ａ ｅ ｌｔｍｅ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｔ ｔ ｈ ｐｒ — ｃ ｓ ｉ ｇ，ａ ｄ ｔ ｓ ｓ ｃ ａ ｇ ｉｈｍｓ ｈａ ｅ ｔ ｐｅ ｉｙ ｔ ｅ ｇｔ ａ ｃ ｉ ｅ ｅ ｃ ａ ａ ｉ ｄｖ ｎｃ ．Ｔｏ ｅ ｓｎ ｎ ｈｅ ｅ ｂａ ｉ ｌ ｏｒｔ ｖ ｏ ｓ ｃｆ ｈｅ ｌ ｎ ｈ ｏｆｍ ｔ ｈ ｎｇ ｓ ｑｕ ｎ ｅ ｄ ｔ ｎ ａ ａ ｅ
地磁匹配导航算法及地磁场模拟系统研究论文论文
Classified Index: V448. 2Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON THE GEOMAGNETIC NAVIGATION MATCHING ALGORITHM AND THE GEOMAGNETIC FIELD SIMULATION SYSTEMCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for: Specialty:Affiliation:Date of Defence:Degree-Conferring-Institution: Liu YayunProf. Wang ChanghongMaster of EngineeringControl Science and Engineering Dept. of Control Science and Engineering June, 2011Harbin Institute of Technology摘要摘要地磁辅助导航系统是一种自主导航方法，隐蔽性强，不受地形和恶劣天气的影响，具有全天时、全天候和全地域的特点，作为一种新的导航方法，地磁辅助导航在航空、航天和航海等领域将发挥越来越重要的作用。
因此开展地磁辅助导航理论研究，建立用于地磁导航系统评估和验证的地磁场模拟系统，具有重要的理论和实际意义。
地磁匹配算法作为地磁辅助导航系统的核心技术之一，它的优劣将直接影响整个系统的导航精度和匹配效率。
本论文首先针对常见的地磁匹配算法MAGCOM 算法和ICCP 算法进行了研究，并对这两种算法的匹配效果进行了仿真，结果表明MAGCOM 算法简单，运算速度快，但是精度比较低，不能校正航向误差；ICCP 算法可以对航向误差进行校正，并且精度比较高，但是初始误差不能过大，否则容易匹配失败，并且容易陷入局部最优。
其次，针对上述算法的不足，提出了将遗传模拟退火混合算法和ICCP 算法相结合的新的匹配方法。
地磁匹配导航算法研究
ｊｎ ０ ０ ４，Ｃｈｎ ；３ ６ ９ ９Ｔｒ ｏ ｓ ｅｊ ｇ １ ０ ９ ｉｇ １ ０ ９ ｉａ ． ３ ９ ｏ ｐ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ｔｈｎ ｖｇ ｔ ｎ Ａｌｏ ｉ ｍ（ ｓｒ ｃ ： ｏ ｇ ｅｉ Ｍａｃ ｉｇ Ｎａｉａｉ ｇ ｒ ｈ ＧＭＮＡ）ｉ ａ ｏ ｔｎ ｃｏ ｉ ｅ ｃ ｈ ａ ｉａｉｎ ｃ ｏ ｔ ｓ ｎｉ ｒａ ｔｆ ｔｒｔ ｉ ｌ ｎ ｅｔ ｅｎ ｖｇ ｔ ｍｐ ａ ｏｎｕ ｏ
中 图 分 类 号 ： ３ ８Ｕ６６ １ Ｐ １ ； ６ ． 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７４ （０ １０ —０６０ １ ０－９ ９２ １ ）２０ ０ —５
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ａ ｎ ｔｃ Ｍ ａ ｃ ｎ ａ ｉ ａ ｉ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈ ｓ ａ ｃ ｎ Ｇｅ ｍ ｇ ｅ ｉ ｔ ｈｉ ｇ Ｎ ｖ ｇ ｔｏ ｇ ｒ ｔ ｍ
ｆｒ ｒｔ ａ ｉａｉｎ ａｇ ｒ ｈ ｓ ｒ ｏｈｂ ｓｄｏ ｅｓ ｇｅｐ ｉｔ ｏｍｅ ｗｏｎ ｖｇ ｔ ｌｏ ｔｍ ｅｂ ｔ ａ ｅ ｎｔ ｉ ｌ ｏ ｎ ，ｗｈｃ ｋ ｓｔ ｅ ｈ ｖ ｅｃ－ｆ ｃ ｎ ｙ ｈ ｏ ｉ ａ ｈ ｎ ｉ ｍａ ｅ ｍ ａ ｅｔ ｏ ｅｆ ｉ ｃ ：ｔ ｅ ｈ ｈ ｈ ｉｅ
于向量 的地 磁 匹 配 导 航 算 法及 其 改 进 算 法 ： 于 基 Ｍｏ ｔ ａｌ ｎｅ ｒ Ｃ ｏ的地磁 匹配导航算法 。
天然的坐标 系 。地磁 匹 配导航 的 过程就 是 一个用 地
磁 场信息进行 导航 的过 程 。理 论上 近地 空 间 的任 意 点的地磁场矢量是不 相同的 ， 且与地理 经纬度 是一一
磁 场参 数与 地磁 数 据 库 进 行 相关 处 理 ， 而得 到 最 从 后 的结 果 。其基 本步 骤 如下 ：
惯性地磁组合导航算法仿真及系统关键模块设计
惯性/地磁组合导航算法仿真及系统关键模块设计地磁导航是一种全自主导航方式,具有长期稳定、全球覆盖、全天候等特点。
惯性导航系统与地磁导航系统以特定方式进行组合,可以有效借助地磁物理场降低惯性导航系统的累积误差,从而提高惯导系统的导航精度。
搭建惯性/地磁组合导航仿真系统,研究地磁/惯性组合导航理论模型及算法,可为未来开展组合导航半实物仿真及演示验证等奠定理论基础。
本文在分析地磁导航基本原理的基础之上,对地磁/惯性组合导航仿真系统进行深入研究,并对其中相关技术进行了仿真和部分模块的硬件实现。
具体研究内容包括:本文首先介绍了地磁匹配导航的基本理论,包括地磁场的基本特征、描述方法及地磁匹配导航的基本原理,对地磁/惯性组合导航仿真系统组成及各模块基本功能进行描述。
对高精度磁测量技术的原理和实现方法进行研究,建立三轴磁力仪的误差模型,并利用实测数据进行校正,实验结果表明该方法能够有效提高三轴磁力仪的磁场测量精度。
其次,对最近等值线点迭代ICCP
算法以及基于相关极值原理的MAGCOM地磁导航算法开展研究。
对惯性导航系统进行建模,研究惯性/地磁紧组合与松组合导航算法,结果表明紧组合有更好的误差校正效果。
针对松组合中ICCP算法的缺点,分别提出了基于单点位移序列和基于Procrustes分析的改进ICCP算法,仿真结果表明改进算法能有效提高定位精度。
最后,通过对惯性/地磁组合导航仿真过程的梳理,建立了惯性/地磁组合导航仿真系统,并对系统的各模块功能进行阐述。
完成了高精度地磁校准模块及导航模块的硬件设计及实现。
基于模拟多特征向量的地磁匹配导航半实物仿真系统设计
基于模拟多特征向量的地磁匹配导航半实物仿真系统设计作者：蔡欣华柳宇樊宇韬梁琨宋忠国来源：《电脑知识与技术》2019年第30期摘要：地磁匹配导航半实物仿真技术是地磁匹配导航技术基础理论研究，工程实现和武器系统定型、鉴定等过程中是不可或缺的重要环节。
基于地磁匹配导航原理，本文设计了一套地磁匹配导航半实物仿真系统。
将地磁场多特征向量模拟器引入系统并讨论了模拟多特征向量的重要作用。
本文提出的对地磁场进行高精度模拟的半实物仿真系统方案，可以为地磁匹配导航相关技术的研究提供试验验证平台。
关键词：半实物仿真;地磁匹配导航;地磁场多特征向量;地磁场环境仿真;亥姆霍兹线圈中图分类号：TP18 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）30-0241-03半实物仿真，也称为硬件在环仿真，是将实物添加到数字仿真中。
半实物仿真可以通过构建目标或者环境生成装置，在真是条件下模拟目标或环境场景。
并且系统中一些具有较高非线性的关键部件可以实际引入仿真环路。
这避免了由于在全数字仿真中建立非线性分量的数学模型的不准确性而导致的误差。
半实物仿真结果更接近实际情况，从而可以大大提高仿真的可信度，获得更确切的信息。
与纯物理仿真相比，半实物仿真的系统结构更容易修改、优化，研制成本也更低，实验周期更短，可以重复实验;与纯数学仿真相比，半实物仿真更加接近实际实验隋况，仿真精度更高，更可靠。
地磁匹配导航技术的基础理论研究，工程实现和武器系统定型鉴定等过程中，半实物仿真是必不可少的重要环节。
目前，地磁匹配导航的研究大都是纯理论研究和全数字仿真，如何将理论知识和研究成果转化为工程应用，已是刻不容缓的问题。
通过搭建有效的半实物仿真实验系统来评估地磁匹配导航理论研究，是能否实现工程应用的一个重要环节。
基于此实际需求，本文设计了一种基于模拟多特征向量的地磁匹配导航半实物仿真系统。
该系统可以高精度模地拟地磁场，为地磁匹配导航算法验证等实验提供了可靠平台。
一种基于多尺度估计的地磁辅助导航算法[发明专利]
![一种基于多尺度估计的地磁辅助导航算法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b96870e9a48da0116c175f0e7cd184254b351b2a.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101354252A [43]公开日2009年1月28日[21]申请号200810119963.8[22]申请日2008.09.19[21]申请号200810119963.8[71]申请人北京航空航天大学地址100083北京市海淀区学院路37号[72]发明人房建成 冯浩楠 韩晓英 黄学功 [74]专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司代理人贾玉忠 卢纪[51]Int.CI.G01C 21/08 (2006.01)G01C 21/20 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 2 页[54]发明名称一种基于多尺度估计的地磁辅助导航算法[57]摘要一种基于多尺度估计的地磁辅助导航算法，该方法在对实测地磁信号和地磁图数据进行多尺度分解的基础上，在不同尺度上对二者分解的近似信息和细节信息分别进行相关运算，最后对各个尺度匹配经纬度综合求取最终经纬度。
该方法充分利用了地磁场信息多尺度的特征，剔出了噪声部分，减少了载体存储空间，实现了多分辨率定位，提高了定位的精度，为载体的高精度进行地磁辅助导航定位提供了基础。
200810119963.8权 利 要 求 书第1/1页 1、一种基于多尺度估计的地磁辅助导航算法，其特征在于包括以下步骤：(1)将地磁图多尺度分解成近似信息和细节信息进行存储；(2)将实测地磁信号多尺度分解成近似信息和细节信息；(3)在各种尺度下，对地磁信号和地磁图分解的近似信息和细节信息分别进行相关运算，计算出匹配经纬度；(4)对各个尺度匹配经纬度综合求取最终经纬度。
2、根据权利要求1所述的基于多尺度估计的地磁辅助导航算法，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中的多尺度分解使用Daubechies小波采用Mallat算法对信号在三个或者四个尺度上进行分解。
3、根据权利要求1所述的基于多尺度估计的地磁辅助导航算法，其特征在于：所述步骤(3)中的相关算法为MAD运算；4、根据权利要求1所述的基于多尺度估计的地磁辅助导航算法，其特征在于：所述步骤(4)中的求取方法是对各个尺度匹配经纬度乘以分解时对应的尺度系数2s再进行平均得到，s为分解的尺度数。
一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法[发明专利]
![一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e451c50319e8b8f67d1cb9c5.png)
专利名称：一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法专利类型：发明专利
发明人：席晓莉,朱文奇,张金生,宋忠国
申请号：CN201510190722.2
申请日：20150421
公开号：CN104833373A
公开日：
20150812
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法，包括以下步骤：获取载体的指示航迹序列H和真实航迹序列L的序列值；同时，利用磁传感器测得磁场值序列；将指示航迹序列H作为待匹配航迹序列H，然后根据磁场值序列在地磁参考图上生成磁场值等值线，并在等值线上提取最近点序列P，将最近点序列P作为匹配目标；寻找最优参数，将待匹配航迹序列H与匹配目标进行匹配；根据最优旋转矩阵R、最优缩放因子系数λ和最优平移向量S计算得到匹配后的指示航迹序列，则将指示航机序列匹配到匹配点序列。
本发明的一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法，在能够修正航迹旋转和平移误差的基础上，还能够修正由于航迹形变造成的缩放误差。
申请人：西安理工大学
地址：710048 陕西省西安市金花南路5号
国籍：CN
代理机构：西安弘理专利事务所
代理人：李娜
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基于概率数据关联的地磁匹配算法
基于概率数据关联的地磁匹配算法刘玉霞,周 军,葛致磊(西北工业大学精确制导与控制研究所,陕西西安710072)摘 要:针对轮廓匹配算法存在的虚定位问题,在轮廓匹配算法的基础上,提出了一个新的分批地磁匹配方法 基于概率数据关联滤波的地磁匹配算法。
算法把满足一定条件的相关值作为滤波器的有效量测,把巡航导弹的位置作为状态变量,建立了基于概率数据关联的地磁匹配模型,利用概率数据关联滤波算法计算巡航导弹的位置坐标。
仿真结果表明,该算法有效地降低了虚定位发生的概率,正确匹配率、导航效果均优于轮廓匹配算法。
关 键 词:地磁辅助导航;轮廓匹配;概率数据关联中图分类号:T J765 3 文献标识码:A 文章编号:1002 0853(2010)06 0083 04引言收稿日期:2010 07 15;修订日期:2010 09 27基金项目:国家自然科学基金资助(40704008);教育部高等学校博士学科点专项基金资助(20070699001)作者简介:刘玉霞(1981 ),女,山西朔州人,博士研究生,研究方向为导航、制导与控制。
地磁导航是最近提出的一种新型制导方式,它同重力导航、地形导航一样,是一种自主、隐蔽的导航技术。
其基本原理是:把预先规划好的导弹航迹上某段区域内点的地磁场特征量绘制成基准图(或称参考图),存储在弹上计算机中,当导弹飞越这段区域时,由弹上磁测量设备实时测量出飞越点的地磁场特征量,构成实时图,在弹上计算机中与基准图进行相关匹配,确定导弹的实时坐标位置,供制导计算机实时修正弹道,达到导航的目的。
地磁导航因具有无源、全自主、无辐射、体积小、能耗低、价格便宜等优良特性,已成为导航系统的重要发展方向,日益受到关注[1 2]。
当把地磁导航与惯性导航组合,可校正惯性导航系统的时间积累误差,提高惯性导航系统的精度。
匹配算法是地磁辅助导航的核心技术,文中主要对地磁匹配算法进行研究。
地磁匹配算法属于数字地图匹配技术,目前主要有类似于SI T AN 系统的信息融合法和轮廓匹配(C ontour M atch i n g ,C M )。
仿生偏振光GPS地磁组合导航方法设计及实现的开题报告
仿生偏振光GPS地磁组合导航方法设计及实现的开题报告1.研究背景北斗卫星导航系统作为国家战略，正逐渐成为我国航空、海洋、军事等领域定位导航的重要手段。
但由于人工干扰、自然环境等因素的影响，GPS信号的可靠性和精度并不稳定。
因此，如何提高GPS导航系统的可靠性和精度是当前GPS领域的研究热点之一。
为了提高GPS的可靠性和精度，目前研究人员普遍采用了多种传感器信息融合技术，如惯性导航、视觉传感器和地磁传感器等。
其中，以地磁传感器为主要辅助手段的GPS地磁组合导航系统具有高精度、低成本、适应性强等优点，因此备受研究人员的重视。
然而，当前的GPS地磁组合导航系统还存在定位精度受外部干扰干扰大、使用成本高、精度误差难以理解等问题，因此，如何进一步提高GPS地磁组合导航系统的精度和可靠性，仍需要开展更深入的研究。
2.研究内容本研究将针对GPS地磁组合导航系统中存在的问题进行研究，以提高其定位精度和可靠性。
具体研究内容包括：（1）采用仿生偏振光技术对地磁传感器数据进行处理，提高其抗干扰和精度；（2）设计新型的GPS地磁组合导航算法，实现对GPS及地磁传感器数据的有效融合，并提高定位精度；（3）在实际环境中搭建仿真实验平台，验证新算法的性能和可靠性。
3.研究意义本研究通过引入仿生偏振光技术，提高了地磁传感器的抗干扰和精度，从而进一步提高了GPS地磁组合导航系统的可靠性和精度。
设计的新算法能够有效地融合GPS及地磁传感器数据，降低了误差，进一步提高了定位精度。
研究结果对于提高GPS地磁组合导航系统的可靠性和精度，提高GNSS导航应用水平和增强国家战略应用意义重大。
地磁导航原理与算法研究PPT(1)
图1 实际位置与估计跟踪位置图
图2 不同时刻实际位置与估计跟踪位置
图3不同时刻实际位置与估计跟踪位置差
图4 不同时刻实际速率与估计跟踪速率
图5 不同时刻实际速率与估计跟踪速率差
精品课件！
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谢谢 敬请答辩组老师批评指正!
（1）强调差别程度
平均绝对差算法(MAD)、均方差算法(MSD)
（2）强调相似程度
互相关算法( COR )和相关系数法(CC)
（3）基于Hausdorff距离的相似算法
五、关于地磁滤波
1.地磁滤波理论 2.地磁滤波算法
(1)卡尔曼滤波算法（KF） (2)扩展卡尔曼滤波算法（EKF) (3)无迹卡尔曼滤波算法（UKF) (4)自适应滤波算法
3.地磁组合导航及其应用
三、关于地磁场模型
1. 地磁场模型的建立
（1） 国际地磁参考场 （2） 局部地磁场模型
2.地磁模型的分析方法
（1）球谐分析法 （2）多项式拟合法 （3）球冠谐分析方法(SCHA)
（4）矩谐分析方法(RHA)
MAD =
n i=1
xi
x
n
四、关于地磁匹配
1.地磁匹配的原理 2.地磁匹配的基本算法
课题包括以下六个子课题： 地磁导航的原理与导航算法研究 √ 倾斜补偿式数字罗盘的原理与设计方法调试 外围电路设计 硬件设计 误差分析与补偿方法研究 系统软件设计与调试
地磁导航原理与算法研究—— 主要研究内容
地磁导航作为一种导航方式由于它本身的一些 相对优势应用越来越广泛，越来越受到国内外 学者的重视。本课题针对基于地磁场的导航方 法与地磁信息获取等问题，研究地磁导航原理 与导航算法。 主要研究内容： 地磁场理论 地磁导航 地磁场模型 地磁匹配 地磁滤波
基于仿射模型变换的地磁匹配导航算法_罗诗途
第18卷第4期中国惯性技术学报Vol.18 No.4 2010年8月 Journal of Chinese Inertial Technology Aug. 2010文章编号：1005-6734(2010)04-0462-04基于仿射模型变换的地磁匹配导航算法罗诗途，任治新（国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙 410073）摘要：为了提高潜航器上地磁匹配的效率和精度，通过对潜航器惯导系统误差模型的分析，提出了一种基于仿射模型变换的粗精两级地磁匹配定位方法。
首先，利用基于等值线约束的相关匹配算法消除导航系统的初始位置误差；其次，采用仿射模型对相关匹配结果的轨迹进行旋转、缩放变换，通过参数扫描实现精匹配的过程。
该算法在保证实时性的同时，匹配精度优于1个网格点。
关 键 词：潜航器；惯性导航；误差模型；仿射模型；地磁匹配中图分类号：U666.1 文献标志码：AGeomagnetic matching algorithms based on affine modelLUO Shi-tu, REN Zhi-xin(College of Mechatronics Engineering and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: To improve the efficiency and precision of undersea vehicles, a two-level geomagnetic matching (roughand fine) algorithm using affine model transposition is put forward based on the analysis of the INS (inertialnavigation system) error models of underwater vehicle. First, it uses the correlation matching method, which is basedon contour constraint, to eliminate the initial position error of INS. Then, it uses an affine model to circumgyrate andzoom the tracks obtained from correlation matching results. Finally, through scanning correlation parameters, theaccurate matching process is realized. Experiments show that the algorithm not only meets the real time requirement,but also has the matching precision of better than one grid.Key words: underwater vehicle; inertial navigation; error model; affine model; geomagnetic matching地球物理场（Geophysical Fields of the Earth，GFE）辅助的惯性导航系统是一种有着广泛发展前景的组合导航系统，是自主导航技术研究的新方向。
基于迭代计算的地磁轮廓线匹配算法
基于迭代计算的地磁轮廓线匹配算法解伟男;李清华;奚伯齐;黄黎平;王常虹【摘要】针对惯性/地磁匹配组合导航系统,提出了一种基于迭代计算的地磁轮廓线匹配新算法,可以有效地修正惯导系统的初始位置误差和初始航向误差,并具有较高的实时性.首先以均方差准则建立匹配轨迹和实测地磁特征量的相关性约束,引入匹配曲线的参数化模型,通过泰勒展开并忽略高阶小项,将相关性约束简化为曲线平移位移和航向误差角的多变量表达式.然后依据相关性准则,将地磁匹配问题转化为以曲线平移位移和航向误差角为变量的非线性方程组的求解问题.采用牛顿迭代求解非线性方程组,实现地磁轮廓线匹配.最后仿真结果表明,基于迭代计算的地磁轮廓线匹配方法的最大匹配误差为传统轮廓线匹配方法的18.2％,为等值线约束迭代最近点匹配方法的7.8％,并且所提出的新方法耗时仅为5ms,满足实时匹配要求.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2015(023)005【总页数】5页(P631-635)【关键词】地磁匹配;轮廓线匹配;迭代;均方差准则【作者】解伟男;李清华;奚伯齐;黄黎平;王常虹【作者单位】哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】V249.3地磁匹配导航以地球的基本物理场为基础，通过线图匹配实现导航定位，具有无源、无辐射、隐蔽性强、误差不随时间累积等众多优点，因此作为近年来新生的辅助惯性导航的手段，在确保武器系统导航信息的安全性、可靠性和自主性方面展现出了巨大的军事潜力[1-3]。
目前，地磁匹配算法主要分为两大类：第一类是轮廓线匹配算法，该算法具有原理简单，适用范围广，对初始误差要求低等优点。
一种适用于地磁梯度匹配导航的ISCCP算法
一种适用于地磁梯度匹配导航的ISCCP算法
金子翔;许苏鹏;张贵宾;梁建;董根旺;范振宇
【期刊名称】《物探与化探》
【年(卷),期】2022(46)5
【摘要】针对迭代最近等值线点(ICCP)算法在地磁变化平缓的区域匹配误差大,甚至出现误匹配的问题,本文首先建立ICCP算法的误差模型,阐明ICCP算法在这些区域匹配误差大的原因,并基于该误差模型,提出适用于地磁梯度匹配导航的迭代搜索最近等值线点(ISCCP)算法,该算法在ICCP的基础上改进了最近点搜索方式,利用地磁3个正交方向梯度信息进行迭代搜索。
最后通过仿真实验表明,ISCCP算法平均点位误差能控制在半个网格长度以内,精度相较于ICCP算法提高了约15倍,有效解决了ICCP算法在地磁变化平缓的区域匹配误差大的问题。
【总页数】7页(P1225-1231)
【作者】金子翔;许苏鹏;张贵宾;梁建;董根旺;范振宇
【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院;中国冶金地质总局地球物理勘查院
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.一种改进的地磁平缓区的地磁匹配算法
2.一种基于地磁总场梯度的匹配定位算法
3.一种平行接近的地磁梯度仿生导航方法
4.基于奇异值分解及扫描匹配的地磁导航算法
5.一种提高DTW运算效率的地磁匹配组合导航算法
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’’地磁场是地球的一个基本物理场"以地磁场为 基础的地磁导航具有无源)无辐射)隐蔽性强)误差 不随时 间 累 积 等 众 多 优 点" 具 有 重 要 的 军 事 意 义&& ^!’ ( 因此地磁导航可为其他导航系统提供辅助 手段实现载体的导航定位&M ^G’ ( 地磁匹配导航是指 载体在运动过程中"利用磁传感器实时测定地磁场 的有关特征值信息"并根据惯性导航系统输出的参 考轨迹形状"与预先存储的地磁数据库在计算机中 进行线图匹配"从而实现对载体的导航定位(
轮廓线匹配方法是目前常规的地磁匹配算法" 通过在预先存储的地磁数据库中寻找与实际测量序 列之间相关性指标最优的轨迹作为对真实轨迹的估 计结果&F’ ( 地磁轮廓线匹配方法具有原理简单)适 用范围广)对 初 始 误 差 要 求 低 等 优 点" 而 且 有 均 方 差"平 均 绝 对 差) 0-*8L)+//距 离 等 多 种 相 关 性 指 标 函数";10#"40%Y)2KA+)759E5+5-.N92K5A5+/)+K-,I5-,L K-9IE2,4-II*+-I:)/45)K-4,592IK-9IE2,4,-724-92)," -8H5.. -8+5L*I5298I)KA*9-92), 92K5" -,)75.45)K-4,592IK-9IE2,4-.4)+29EK1-85L ), -//2,5A-+-K595+5892K-92), 28A+)N A)85L<‘2+89" 9E5-//2,5K)L5.)/9E5+5/5+5,I59+-IJ H-8589-1.28E5L" I),82L5+2,49E52,292-.5++)+8)/A)8292)," E5-L2,4" -,L 75.)I29:)/9E52,5+92-.,-724-92), 8:895K<Y)+5-.2d59E545)K-4,592IK-9IE2,4" 9E5-//2,5K)L5.A-N +-K595+8H5+55892K-95L *82,4Y-:.)+1 8/)+K*.-" -,L 9E5, c+):L5,1 8295+-92), H-8A5+/)+K5L<YE55]A5+2K5,9-.+5N 8*.988E)H9E-99E5K-9IE2,45++)+)/9E5A+)A)85L -.4)+29EK 1-85L ), -//2,5A-+-K595+5892K-92), 28!FB"F K -,L 9E5I)KA*9-92), 92K528$%BF K8<YE5+5/)+5" 9E5A+)A)85L -.4)+29EKI-, 5//5I9275.:2KA+)759E5K-9IE2,4-II*+-I: -,L +5-.N92K5A5+/)+K-,I5< =/36,#-1%45)K-4,592IK-9IE2,4# 45)K-4,592I,-724-92),# 2,5+92-.,-724-92),# 2,954+-95L ,-724-92),# -//2,5K)LN 5.# A-+-K595+5892K-92),# 295+-9275I)KA*9-92),# K-9IE2,4-II*+-I:# +5-.N92K5A5+/)+K-,I5
摘’要!针对地磁匹配导航技术中匹配精度和算法耗时相互制约的问题!本文提出一种基于仿射参数估计的地磁 匹配导航算法!在保证匹配精度的同时有效提高了算法的实时性" 综合考虑惯导系统的初始位置误差#初始航向 误差和初始速度误差!建立参考轨迹的仿射模型$用泰勒公式将地磁匹配问题转化为仿射模型的参数估计问题$通 过 c+):L5, 迭代计算实现匹配问题的求解" 试验结果表明%采用基于仿射参数估计的地磁匹配导航算法!匹配定位 精度为 !FB"F K!算法耗时为 $%BF K8!因此提出的算法能够有效提高匹配定位精度和实时性" 关键词!地磁匹配$ 地磁导航$ 惯性导航$ 组合导航$ 仿射模型$ 参数估计$ 迭代计算$ 匹配精度$ 实时性 ()*%&%B&&""% CDE5*<$%&F%$%!& 网络出版地址!E99A% CCHHH<I,J2<,59CJIK8CL59-2.C$!B&!"%<*<$%&#%M&"<&G%$<%&%<E9K. 中图分类号!;$M"B!’文献标志码!>’文章编号!&%%GNF%M!&$%&#’%#N&!G!N%F
收稿日期!$%&F ^%$ ^$&<
网络出版日期!$%&# ^%M ^$%<
基金项目!国家自然科学基金项目!G&M%!%"?" G&!F?%MG$ <
作者简介!解伟男!&"F" ^$ " 男" 副研究员#
李清华!&"F" ^$ " 男" 副研究员<
通信作者!李清华"3NK-2.% E*-E29aE29<5L*<I,<
第 !" 卷第 # 期 $%&# 年 # 月
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基于仿射参数估计的地磁匹配导航算法
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