重力异常匹配辅助导航解算模型的优化
水下重力异常相关极值匹配算法
水下重力异常相关极值匹配算法李姗姗;吴晓平;马彪【摘要】Gravity-aided inertial navigation is a technique that makes use of gravity to correct inertial navigation error of underwater vehicles.Matching algorithm is vital in the process of gravity-aided inertial navigation.An object function model of differential descending weight-correlation was put forward based on the principle of mean square deviation.Because of the influence of random errors,there are multi-available positions determined by the object function model which are around the real position with different probabilities.Then,a probabilistic data association filter（PDAF） algorithm was proposed.Navigation position determined by PDAF is much closer to the actual one than that chosen by the nearest neighbor method,the reliability and the anti-jamming of the algorithm are improved.Then,the effect of the serial sampling intervals on the matching precision was discussed.Through simulations in the experimental area,the results showed that navigation errors were corrected effectively with proper sampling intervals and sampling lengths based on the algorithm.%重力辅助惯性导航是利用地球物理特征信息——重力来修正水下潜器惯性导航误差,其关键技术是匹配算法。
重力异常匹配导航的算法实现与仿真分析
军用和民用领域都 日显重要 ， 而水下潜器 的关键技 术之一是其导航方式。水 下潜器为 了保证其 隐蔽 性， 只能选择 无源 导航 系统 ， 即不用 和外 界进行 信息
交 换 的 自主 导航 系统 ， 满足 这一要 求 ， 下潜 器多 为 水
文章编 号 ：６ １ ９ ２ ２ ０ ） ３０ ６ － １７ — ４ （０ ７ ０ － ００ ５ ０ ４
重 力 异 常 匹配导 航 的 算 法 实现 与仿 真分 析
蔡小波 许大欣 戴全发 ’
４ ０７ 、 ３０ ７
，） １ 中国科学 院测量与地球物理研究所 ， 武汉
ｌ） 中国科学院研究生院 ， ２ 北京
关键词 重力异常 惯性导航 卡尔曼滤波 桑地亚惯性地形辅助导航
仿真
中图分 类号 ： ６ ６ １ Ｕ６．ｌ
文 献标识 ＡＬＩ ＺＡＴＩ Ｎ ｏ ＡＮＤ Ｍ ＵＬＡＴＩ ＳＩ ｏＮ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ Ｉ ｏＦ ＧＲＡＶＩ ＴＹ ＡＮｏ Ｍ ＡＬＹ ＤＥＤ ＡＩ ＮＡＶＩ ＡＴＩ Ｎ Ｇ ｏ
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｉ ｏｄｒｔ ｍ ｅ ｔｅｒｑ ｉ ｍ ｎ ｏ ｐ ｓ ｖｔ ｏ ｅ ｎ ｅｗ ｔ ａｉ ｔ ｎ ｔｅｇａｉ ｎ ｍ ｌ ａ ｅ ｔ ａ ｔ ｎ ｒｅ ｅｔｈ ｕｒ ｅ ｔ ｆ ａｓ ｉ ｆｈ ｄｒ ａ ｒ ｖｇ ｉ ，ｈ ｒｖｔ ａ ｏ ａ ｉ ｄ ｏ ｅ ｅ ｉ ｙ ｔ ｕ ｅ ｎ ａｏ ｙ ｙ ｄ
一
航 的不足 ， 利用 重力 异 常 数据 进 行 辅 助 导航 就 是 其
选用惯性导航系统作为核心设备。然而， 惯性元件
目前 ， 卫星测高数据可以提供全球 ２ × ２重力 异常数据 ， 局部地 区卫星测高数据结合船测资料可 以获得 １ ×１重力异常数据 ＿ ， ３ 另外海洋重力测量 Ｊ
2024年注册测绘师之测绘综合能力考试题库
2024年注册测绘师之测绘综合能力考试题库单选题（共45题）1、对于五等电磁波测距三角高程测量，应采用“对向观测”方式，其“对向观测高差较差”的限差要求为()mm，其中，D为测距边的长度(km)。
A.B.C.D.【答案】 D2、测量误差来源于()A.仪器、观测者、外界条件B.仪器不完善C.系统误差D.偶然误差【答案】 A3、（）是指承销商在发行期内将承销的债券向其他结算成员（和分销认购人）进行承销额度的过户。
A.分销业务B.现劵业务C.质押式回购业务D.买断式回购业务【答案】 A4、建筑物沉降观测中，基准点数至少应有（）个A.1B.2C.3D.4【答案】 C5、有关数据库设计的需求分析阶段叙述不正确的是()。
A.确认用户需求，确定设计范围B.收集和分析需求数据C.编制用户需求说明书D.由设计人员独立完成【答案】 D6、基金的宣传推介材料推介货币市场基金的，应当（）。
A.充分说明货币市场基金与银行存款的一致性B.充分说明基金经理的过往业绩C.充分说明货币市场基金的收益率D.提示基金投资人【答案】 D7、高斯平面直角坐标系中，为了横坐标不产生负数，一般在y′的基础上加一个固定值，现有y＝21681370.3，则y′等于（）。
A.681370.3B.581370.3C.21681370.3D.181370.3【答案】 D8、关于施工控制网具有的特点错误的是()A.控制范围较小B.点位密度较小C.点位使用频繁D.点位密度较大【答案】 B9、（2012 年）数字航摄影像的分辨率通常是指（）。
A.每毫米线对数B.每平方厘米点数C.每平方厘米像素个数D.每个像素实地尺寸【答案】 D10、下列关于地理信息公共服务平台的说法中，错误的是（）。
A.分为国家、省区和市（县）三级B.数据集是地理信息公共服务平台的核心内容C.1∶5000的地理信息数据属于市（县）级地理信息公共服务平台数据D.具备个性化应用的二次开发接口【答案】 C11、测定建筑物的平面位置随时间而移动的工作叫()。
100【匹配的,置地】重力异常匹配辅助导航解算模型的优化
第27卷第4期2007年8月大地测量与地球动力学J OURNAL OF GEODESY AND GEODYNAM I CSV o.l 27N o .4A ug .,2007文章编号:1671-5942(2007)04-0031-04重力异常匹配辅助导航解算模型的优化*戴全发1,2,3)许大欣1)蔡小波1,2)王 勇1)1)中国科学院测量与地球物理研究所,武汉 4300772)中国科学院研究生院,北京 1000493)长沙理工大学公路工程学院,长沙 410000摘 要 重力匹配导航是目前水下惯性辅助导航的最佳解决方案之一,重力异常匹配是其中最重要的导航位置估算方式。
由于正常重力与实际位置的相关性,实际进行的重力异常匹配不便于进行单纯的重力异常比较,为此设计了含有正常重力条件的重力匹配模型。
比较仿真试验显示改进后的算法模型在重力异常变化平缓区域具有更好的匹配效果。
关键词 水下导航 重力匹配 正常重力 模型 优化中图法分类号:P229.2;U666.1 文献标识码:AI M PROVE M ENT OF S OLUTI ON M ODEL OF GRAV ITYANO M AL I ES M ATCH I NG A I DED NAV I GAT I ONDa iQuanfa1,2,3),Xu Dax i n 1),Ca iX iaobo1,2)and W ang Yong1)1)Institute of G eo d es y and G eophysics ,CAS,Wuhan 4300772)G raduate School of t h e Chinese Acade my of Science ,B eijing 1000493)Chang s ha University of Science and T echnology ,Changs ha 410000AbstractA t presen,t g rav ity m atch i n g is one of the best options i n under w ater inertial a i d ed nav iga ti o n .G rav -ity ano m alies m atch i n g is t h e m ost i m portan t nav i g ation esti m ation m e t h od i n i.t Because of the correlation be -t w een the tr ue positi o n and the nor m a lg rav ity ,si m p lex m a tch i n g o f grav ity ano m a l y can not be realized i n practice .The grav ity ano m a li e s m atch i n g m odel is desi g ned w it h the condition o f nor m al gravity .The results fro m co m paringsi m ulation tests sho w thatm od ified m a tch i n g m odel can i m pr ove the effect of grav ity ano m a li e s m atch i n g i n the ar -ea w ith flat ano m a lies change .K ey w ords :under w ater nav i g ation ,grav ity m atching ,nor m a l grav ity ,m ode,l i m prove m ent1 引言重力匹配辅助惯性导航系统利用已有的重力数据与水下载体测取的重力信号进行匹配获得载体真实位置估值以修正惯性导航误差,是目前水下导航的热门解决方案。
重力垂直梯度和重力异常辅助导航SITAN算法结果分析
第３ 卷第 １ １ 期
２０１１ ２月 年
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学
Ｊ ＯＵＲＮ Ｆ ＧＥ ＥＳ ＡＮＤ ＧＥ ＹＮＡＭＩ Ｓ ＡＬ Ｏ ＯＤ Ｙ ＯＤ Ｃ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １ ３１ １
Ｆ ｂ．． ｅ ２ＯＩＩ
文章 编号 ：６ １５４ （０ １ ０ －１７０ １７ — ２ ２ １ ） ｌ ２ －５ ９ ０
中图分 类号 ： ３ ２ １ Ｐ １ ．
文献 标识码 ： Ａ
ＲＥＳ ＵＬＴＳ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＦ Ｉ ＶＥＲＴＩ ＣＡＬ ＧＲＡＤＩ ＥＮＴ ｏＦ ＧＲＡＶＩ ＴＹ ＡＮＤ ＧＲＡＶＩ ＴＹ ＡＮＯ Ｍ ＡＬＹ ＤＥＤ ＡＩ ＮＡＶＩ ＡＴＩ Ｇ ｏＮ Ｉ Ｗ ＴＨ Ｉ Ｓ ＴＡＮ ＡＬＧｏ ＲＩ ＴＨ Ｍ
ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｂｌｔ ｆｔ ｅ ｇ ａ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔｔ ｉ ｎ ｉ ｅｔａ ａ ｉａ ｉｎ ｓ ｓｅ ，ｈ ｗｅ ｅ ，ｉ ａ ｋ ｎ ． ｉ ｌｔｏ ｓｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ａ ｉ ｙ ｏ ｈ ｒ ｖ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ ｏ ａｄ ａ ｎ ｒｉｌｎ ｖ ｇ ｔ ｙ ｔｍ ｉ ｙ ｏ ｏ ｖ ｒ ｓ ｌｃ ｉ ｇ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｆ ｍｕ ｔｐ ｅ ｒ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｍｅａ ｅ ｔ Ｉ ＡＮ ｌｏ ｉ ｌｉ ｌ ｏ ｔｓｉ ｈ ａ ｒ ａｗｉ Ｓ Ｔ ｈ ａｇ ｒｔ ｈ ｖ ｅ ｎ ｃ ｎ ｕｃｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｇ ａ ｉｙ ａ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ ｈｍ ａ ｅ ｂ ｅ ｏ ｄ ｔｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｖｔ ｎ ｍａｙ ａ ｄ ｖ ｒ － ｔ ｅ ｌｇ ａ ｉｎ ｆｇａ ｉｙ ｄ ｔ ａ ｒ ｄ ｅ ｔｏ ｒ ｖｔ ａａ．Ｓ ａｉｔ ａ ｎ ｌｓｓｉ ｄ ｃ ｔｓ ｔ ａ ｈ ｎｉ ａ ｏ ａｉａｉｎ ａ ｄ ｍａ ｃ ｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｎ ｖｇ ｔｏ ｔｔｓｉ ｌａ ａ ｙ ｉ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｉ ｔ ｌｌｃ ｌｚ ｔｏ ｎ ｔｈ ｎ ｉ ｅ ａ ｉａｉｎ ｃ ｉ
注册测绘师测绘综合能力-18_真题-无答案(61)(104)(349)(248)
注册测绘师测绘综合能力-18(总分120,考试时间90分钟)一、单项选择题(每题的备选项中，只有1个最符合题意)1. 依据现行的《GPS测量规范》规定：D、E级GPS网根据基线长度允许采用不同的数据处理模型，但是长度小于______km的基线，应采用双差固定解。
长度大于该值的基线，可以在双差固定解或双差浮点解中选择最优结果。
A.5 B.10 C.15 D.202. 国家重力仪标定基线是国家重力控制测量的组成部分，分为长基线和短基线，短基线的建立要求至少由______点组成。
A.2 B.3 C.5 D.63. 相对重力仪性能的动态试验中，对于同一台仪器，如果每一测段的段差观测值互差均不大于一台仪器的动态观测精度的______倍，可认为该仪器的零漂是线性的。
A.1.5B.2.0C.2.5D.3.04. 依据现行的《国家重力控制测量规范》：进行短基线相对重力联测时，仪器数至少要______台，且总成果不少于24个。
A.3 B.4 C.5 D.65. 进行区域性似大地水准面精化中采用的DEM基础格网数据，当地形条件为平原地时，格网高程中误差应不大于______m。
A.±4 B.±7 C.±11 D.±196. 某项目使用RTK测量技术施测的控制点，依据规范，其成果应进行______的内业检查。
A.50%B.10%C.30%D.100%7. 某测绘单位使用数字水准仪进行二等水准路线的观测工作，其仪器设置的高程最小显示位是______m。
A.0.001 B.0.0001 C.0.00001 D.0.0000018. 同级水准网中两相邻结点间的水准测线称为______。
A.区段 B.测段 C.水准路线 D.连测9. 下列各项哪个不是二等水准测量外业计算的内容______。
A.外业高差和概略高程表的编算 B.附合路线与环线闭合差的计算 C.每千米水准测量全中误差的计算 D.水准网平差计算10. 海岸线至水深零米线间的海滩称为干出滩，按照现行的《1:5000 1:10000 1:25000海岸带地形图测绘规范》规定：干出滩地形图应表示的内容不包括______。
实时ICCP算法重力匹配仿真
第19卷第3期 中国惯性技术学报 V ol.19 No.3 2011年6月 Journal of Chinese Inertial Technology Jun. 2011 收稿日期：2011-01-14；修回日期：2011-05-16基金项目：国家自然科学基金项目(40774002, 40904018，41071295)；国家杰出青年基金项目(40125013) 作者简介：童余德（1984—），男，博士研究生，从事重力匹配辅助导航技术研究。
E-mail ：tongyude@ 联 系 人：边少锋（1961—），男，教授，博士生导师。
E-mail ：sfbian@文章编号：1005-6734(2011)03-0340-04实时ICCP 算法重力匹配仿真童余德，边少锋，蒋东方，肖胜红（海军工程大学 导航工程系，武汉 430033）摘要：利用地球物理场进行辅助匹配导航是组合导航技术研究领域的新方向，该技术为水下潜器无源定位提供新的手段。
迭代最近等值线算法作为重要的匹配导航算法之一，但存在实时性不强、搜索速度慢等缺点。
考虑到以上两方面缺点，采用固定初始序列长度的方式对算法采样结构进行改善并推导出单点迭代公式，同时采用滑动窗搜索方式缩小搜索范围提高算法速度，最终实现实时ICCP 算法设计。
基于MATLAB 平台下实现了实时ICCP 算法重力匹配仿真系统，仿真系统采用0.40.4′′×重力异常数据库。
由仿真结果可以看出，该实时ICCP 算法能够实现单点迭代，匹配结果能实时跟踪真实航迹且匹配精度能达到一个重力图网格。
关 键 词：迭代最近等值线算法；重力匹配；辅助导航；实时 中图分类号：U666.1文献标志码：AGravity matching simulation of real-time ICCP algorithmTONG Yu-de, BIAN Shao-feng, JIANG Dong-fang, XIAO Sheng-hong(College of Electrical Engineering and Information Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)Abstract: The aided navigation with geophysical field is a new research direction in integrated navigation technology, and it provides a new method for the autonomous and passive navigation of underwater vehicle. As one of the important matching navigation algorithms, the Iterative Closest Contour Point (ICCP) algorithm has some disadvantages such as bad real-time performance, low searching speed. With respect to the two limitations mentioned above, the way to fix length of the sample sequence is adopted to improve the sampling structure, and a new iteration equation with single sample point is derived. What’s more, the searching mode of moving window is adopted to reduce the searching area and improve the operation speed of the algorithm. Finally, the real-time ICCP algorithm is designed. The gravity matching simulation system of real-time ICCP algorithm is implemented based on MATLAB, and the system adopts 0.40.4′′× gravity anomaly database. The simulation results show that the matching results can track the real positions in time and the matching error is restrained to one gravity map grid.Key words: iterative closest contour point algorithm; gravity matching; aided navigation; real-time潜艇水下航行要求其具备高度的隐蔽性。
《惯性导航简介》
惯性导航简介——《导航概论》课程论文专业：测绘工程A组姓名：师嘉奇学号：2015301610091一.摘要与关键字1.本文摘要：本文主要对导航工程的基本内涵，方法与原理进行简单介绍，主要介绍有关惯性导航的相关内容，并且根据在本学期《导航概论》这门课程上所学习的内容谈一谈自己对导航应用的设想以及对本课程教学的建议。
2.关键字：惯性导航，定位技术，应用与服务，发展与前景二.导航工程基本内涵导航定位的历史与人类自身发展的历史一样久远。
人类的导航定位活动源自于其生活和生产的需要。
陆地上的导航定位最早发生在人类祖先外出寻找食物或狩猎的过程中，那时，他们通常在沿途设置一些特殊的“标记”来解决回家迷路的问题。
随着探索遥远地域的愿望与行动的出现，他们则通过观察和利用自然地标（如山峰、河流、树木、岩石等)以及自然天体（恒星)来解决导航定位问题这也使得他们能够翻越高山、跨越河流。
谈到导航，很多人会认为这是一个在近现代才提出的词汇，但是，导航的历史已经非常久远了。
从古代黄帝作战使用的指南车，到战国时期的司南，从近代航海使用的指南针，再到当今社会人手一部的智能手机，导航已经有了很悠久的历史。
那么，导航工程的基本内涵到底是什么呢？首先，我们可以通过两个英文的句子来大概了解一下到底什么是导航“when am I？”和“How and when to get there?”，这两个问题问的是我现在在哪？我要怎么到那里去？它们也指出了导航的内涵，那就是在哪，怎样去，多久到达。
因此，通过科学的定义，将航行载体从起始点引导到目的地的过程称为导航，导航系统给出的基本参数是载体在空间的即时位置、速度和姿态、航向等，导航参数的确定由导航仪或导航系统完成。
通过这种技术引导载体方向的过程即为导航。
导航是解决人，事件，目标相互位置动态关系随时间变化的科学，技术，工程问题。
在室外或者自然环境中的导航，按照载体运动的范围，可分为海陆空天(海洋、陆地、空中、空间)导航四类；按照所采用的技术，常用的导航方法有，天文导航、惯性导航、陆基无线电导航、卫星导航、特征匹配辅助导航（如地形匹配、地磁匹配、重力匹配)等，以及上述导航方法之间的不同组合（组合导航）。
重力辅助阻尼捷联惯性导航系统_奔粤阳
误差进行补偿的目的， 因此本 文 所 研 究 的 重 力 辅 助 导 航系统中的捷 联 惯 性 导 航 系 统 工 作 在 外 水 平 阻 尼 状 态 。 设 H x （ s） 和 H y （ s） 分 别 为 东 向 水 平 回 路 和 北 向 水平回路的阻 尼 网 络， 则 在 加 入 外 水 平 阻 尼 之 后， 系 统的控制回路如图 3 所示 。
第 35 卷 第 7 期 2014 年 7 月
仪
器
仪
表
学
报
Chinese Journal of Scientific Instrument
Vol. 35 No. 7 Jul． 2014
重力辅助阻尼捷联惯性导航系统
奔粤阳，杨晓龙，李 倩，李敬春，阮双双
哈尔滨 150001 ） （ 哈尔滨工程大学自动化学院 摘
3
阻尼状态下的惯性导航系统误差方程
在捷联惯 性 导 航 系 统
［13 14］
的水平回路中加入阻
尼网络之后， 可以将系统的舒勒周期振荡阻尼掉（ 以 但是系统的舒勒回路被破 姿态为例， 如图 2 所示） ， 坏， 使得系统的误差增大 。 为 了 克 服 引 入 阻 尼 之 后 所 产生的误差， 通常的做法是引 入 外 部 速 度 信 息 进 行 补 偿， 达到既能阻 尼 又 能 对 加 速 度 、 速度使系统产生的
n n δv N 分别为东向和北向速度误差在导航坐标 式中： δv E ， 系的投 影； x 、 y 为 加 速 度 计 零 偏，Ω 为 地 球 自 转 角
2
基本原理
本文所设 计 的 重 力 辅 助 导 航 系 统 是 以 阻 尼 捷 联
惯性导航为参考系统， 重力系 统 为 辅 助 系 统 的 组 合 导 航系统 。 在该系统中， 以阻尼 捷 联 惯 性 导 航 系 统 的 速 度误差 、 位置误差以及相关量 作 为 卡 尔 曼 滤 波 的 状 态 量建立卡 尔 曼 滤 波 状 态 方 程 。 利 用 阻 尼 捷 联 惯 性 导 φ INS ） ， 在重力异常数 航系统 输 出 的 位 置 信 息 （ λ INS ， 而 φ INS ） ， 中读 取 相 应 的 重 力 异 常 值 Δ g （ λ INS ， ， ） 。 g （ 以 此时 重 力 仪 输 出 重 力 异 常 值 为 Δ λ G φ G 据库 φ INS ） 与 Δ g （ λ G ， φ G ） 的差值作为卡尔曼滤波 Δ g （ λ INS ， 的观测量 建 立 卡 尔 曼 滤 波 观 测 方 程 。 利 用 扩 展 卡 尔 曼滤波技术对 阻 尼 捷 联 惯 性 导 航 系 统 的 位 置 误 差 进 行最优估计， 将卡尔曼滤波的 估 计 信 息 作 为 校 正 信 息 高系统 定 位 精 度 对阻尼捷联惯性导航系统进 行 输 出 校 正， 从而达到提 ［9 12］ 的 目 的。 本 文 所 设 计 的 阻 尼 状 态下 的 重 力 辅 助 惯 性 导 航 系 统 的 基 本 原 理 如 图 1 所示 。
重力仪误差补偿及辅助导航技术研究
A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on the Technology of Gravimeter Error Compensation and Auxiliary Navigation
Candidate: Jiang Xin Supervisor: Prof. Hao Yanling Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Navigation, Guidance and Control Date of Submission: January, 2015 Date of Oral Examination: March, 2015 University: Harbin Engineering UniversityBiblioteka 哈尔滨工程大学硕士学位论文
Thirdly, in order to eliminate the horizontal error of gravimeter stabilized platform, we analyze why the horizontal error angle can generate by deriving the error equation of gyroscope and accelerometer. Combined with the error equations, we design an error correction scheme by using external speed information. Finally, the basic principle of inertial navigation systems is introduced, the error equation of inertial navigation system is derived，and Extended Kalman Filter equations for nonlinear gravitational field model is established. According to issue of gravimeter output delay, we propose a time delay compensation algorithm. Then we calculate the delay time of
ICCP重力匹配辅助导航算法研究及改进
文章编号 ： １ ０ ０ ６—９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ １ ５— ０ ５
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年６ 月
Ｉ ＣＣ Ｐ重 力 匹配辅 助 导 航算 法研 究及 改进
白 文 平 ， 王 志 刚
（ １ ．中国人民解放军 ９ １ ５ ５ ０部队 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３ ；
２ ． 海 军工程 大学兵器工程 系， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ） 摘要 ： 迭代最近等值线算法 （ Ｉ Ｃ Ｃ Ｐ ） 是一种重要的匹配辅助导航算法 ， Ｉ Ｃ Ｃ Ｐ 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Ｉ Ｃ Ｃ Ｐ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。
关键 词 ： 迭代最近等值线算法 ； 重力匹配辅助惯性导航 ； 匹配 ； 卡尔曼滤 波
中图分 类号 ： Ｔ Ｊ Ｏ １ 文献标识码 ： Ｂ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎｇ ａ ｎｄ Ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｉ ＣＣＰ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｇｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ Ａｉ ｄｅ ｄ Ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｉ Ｃ ＣＰ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｈ ａ ｓ ｍｅ ｉｔ ｒ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ，ｉ ｔ ｌｓ ａ ｏ ｈ ａ ｓ ｂ ａ ｄ ｑ ｕ ｌｉ ａ ｔ ｙ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ —ｔ ａ ｉ ｍｅ ．Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｎｄ ａ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｗ ｅ ｃ ａ ｎ ｉ ｆ ｎ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｄ ｓ ｔ ｏ ｌｇ ａ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ’ Ｓ ｂ ａ ｄ ｑ ｕ ｌｉ ａ ｔ ｙ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ —ｔ ａ ｉ ｍｅ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｉ ｔ ｓ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｏ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｒ ｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｒ ｅ ｓ ｈ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ｆ ｕ ｔ ｒ ｈ ｅ ｒ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ．
匹配导航
匹配导航!——地磁匹配导航!AUVROV" 短基线，超短基线，主动声呐为代表的声学导航：）精度较高；2）需要母船搭载；3）发射声信号隐蔽性差。
" GNSS ：）准确性高；2）信号在水中衰减较快； 3）水面或近水面导航隐蔽性差。
" 地形匹配导航定位系统）发射声信号隐蔽性差；2）海洋地形特征变化平缓，精度低。
因此，研究无源、自主、高精度水下导航定位技术，保证水下导航系统的精度和稳定性显得非常必要和迫切。
" 惯性导航系统）全天候；3）实时提供三维位置及速度；4航定位误差随时间积累。
" 重力辅助导航2）全天候；3）海底重力变化较为平缓区，不稳）匹配序列较长。
" " " " 期解决现有导航系统存在的问题，为水下潜航器服务。
" 年代末，美国的E-systems公司提出了基于地磁异年之后，美国才推出了优于500m国内目前对水下地磁匹配导航的研究还处于起步阶段，进全球地磁场模型区域地磁场模型：" 为代表的国际地磁参考场模型和CGRF为代表的区域地磁" " " 海洋地磁测量及数据处理" " " " " " " " " " 海洋地磁测量及数据处理）测量精度评定" 海洋区域地磁背景场模型构建" 海洋地磁导航方法及改进P …" 不同地磁特征下的最优匹配导航算法研究" 海洋地磁导航误匹配诊断技术提供的距离及角度值辅助的地磁匹配导航误匹配综" TERCOM、ICCP以及SITAN联合的海洋地磁准联合算法原理及流程：" 基于地磁共生矩阵的地磁导航适配区及适配航向确定通过对这些参量进行显著性分析，最后确定出地磁导航适配地磁适配航向的选择。
【国家自然科学基金】_惯性技术_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
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重力辅助导航前沿与进展
251中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.03 （上）潜艇等水下自主航行器在水下航行一般依靠惯性导航系统进行导航，惯性导航系统的重要组成元件是陀螺仪和加速度计，这些敏感元件测得的加速度通过对时间进行积分后可以得到速度、偏航角、位置等信息。
积分过程中，误差随时间累积增大，潜艇长期在水下运行时导航精度降低。
针对惯性导航系统的这一缺点，许多学者提出将重力匹配、地磁匹配、地形匹配等无源导航方法与惯性导航系统组合起来，对惯性导航进行修正。
水下重力匹配技术实现的核心问题是构建全球高精度和高空间分辨率的海洋重力异常图。
测高/重力卫星、船测、航空是获得全球海洋重力场的主要技术途径，全球高精度和高空间分辨率的海洋重力异常图能有效提高水下重力匹配导航精度，但目前我国的全球海洋重力异常图空间分辨率较低，因此，需要在一定程度上对其进行插值加密，重构为高精度高空间分辨率的海洋重力异常图。
由于海洋重力异常图经过插值后，空间分辨率会提升，但是，精度会降低，因此，空间分辨率和精度成反比关系（随着空间分辨率提高，精度将降低）。
为了使空间分辨率与精度均满足高精度水下重力匹配导航，对重力场的插值方法的研究成为此领域的研究热点。
1 海洋重力异常图插值方法目前，常见的海洋重力场异常图插值方法可具体分为两类，第一类为基于函数插值方法，第二类为基于统计学插值方法。
函数插值方法有径向基函数插值法、曲线曲面插值法、样条函数插值法。
统计学方法有克里金插值法、距离加权反比插值法、改进的Shepard 插值法。
距离加权反比插值是最简单的插值方法。
该方法根据未知点到已知点距离加权平均值计算未知点的值。
距离加权反比插值法的具体计算公式如下：101(/)(1/)Nii i N ii Zd Z d ===∑∑重力辅助导航前沿与进展王彤（中国空间技术研究院，北京 100094）摘要：水下导航一直是导航领域重要的研究方向。
重力辅助惯性导航系统匹配算法研究
重力帮助惯性导航系统匹配算法探究关键词：重力帮助惯性导航系统，匹配算法，GPS缺失，姿态测量，实时修正一、引言重力帮助惯性导航系统（GIS）以惯性测量单元为基础，通过加速度计和陀螺仪来测量车辆的位置、速度和姿态等信息，又称为惯性导航系统（INS）。
相比于传统GPS导航系统，GIS具有不受外部环境影响、无信号延迟、高频测量速度等优势，因而在军事、航空航天、海洋等领域得到广泛应用。
然而，GIS也存在一些问题，例如：INS的累积误差会导致测量的位置和姿态不准确；在GPS信号被干扰或失效、路网信息缺失等状况下，GIS也会出现使用效率低下的问题。
因此，如何提高GIS的定位和姿态测量精度，提高在缺失GPS信号和路网信息状况下的使用效能，成为当前GIS探究的热点问题。
二、相关工作在过去的几十年中，学者们对GIS的各种误差进行了广泛探究，提出了许多解决方案。
其中，较为常见的解决方法有：1）利用GPS纠正INS的位置误差；2）融合其他传感器信息（如视觉、雷达等）以提高信息定位精度；3）利用地图信息纠正INS的位置和姿态。
然而，这些方法均存在缺陷，如GPS信号被干扰或失效，或目标区域缺乏完整的地图信息等，解决方法的可用性存在较大限制。
三、算法设计针对以上问题，本文提出了一种利用GIS自身惯性测量以及重力加速度信息进行实时纠正的算法。
算法主要分为以下几步：1）收集数据：提取GIS所得到的车辆位置、速度和姿态等信息，以及重力加速度信息，并进行预处理；2）匹配车辆姿态：基于拟合误差最小化法计算车辆姿态，将重力加速度信息融合至姿态解算中，实时修正姿态解算中的累计误差；3）实时修正位置和速度：利用加速度计和陀螺仪等传感器输出的信息，沿车轴方向积分得到车辆速度和位置信息，并将重力加速度信息与车体坐标系相关联后，对速度和位置测量进行实时校准和修正。
四、试验结果为验证算法的正确性和有效性，本文选用了北京市某市区的城市环路作为测试道路，对GIS进行了实际路试。
重力异常辅助惯性导航中匹配区提取方法
重力异常辅助惯性导航中匹配区提取方法
马旭东;闫利;乔永杰
【期刊名称】《测绘科学技术学报》
【年(卷),期】2009(26)6
【摘要】由于重力场中的重力异常数据是以格网的形式表示的,它与地形的DEM 在数据结构上有一定的相似性.因此可借鉴一些数字地形分析的方法,提取重力场的特征区域(匹配区)用于辅助惯性导航.首先,对重力场进行特征提取,通过对特征的比较分析选取其中的某些因子作为重力场特征因子;然后,利用等值线方法对重力场特征数据进行区域分割,提取栅格特征数据区域的矢量边缘,并对这些矢量表示的区域进行聚类处理;最后,利用凸壳算法提取这些区域的凸壳范围线,获得重力异常变化比较显著的区域(匹配区).从而为重力匹配辅助导航提供了必要的参考数据.
【总页数】4页(P399-402)
【作者】马旭东;闫利;乔永杰
【作者单位】武汉大学,测绘学院,湖北武汉,430079;69028部队,新疆,乌鲁木齐,830006;武汉大学,测绘学院,湖北武汉,430079;边防干部训练大队,新疆,乌鲁木齐,830006
【正文语种】中文
【中图分类】P223
【相关文献】
1.粗精匹配结合的矢量道路辅助惯性导航算法 [J], 李翔;华一新;张宏;张江水
2.地磁辅助惯性导航匹配算法研究 [J], 李豫泽;石志勇;杨云涛
3.重力异常匹配辅助导航解算模型的优化 [J], 戴全发;许大欣;蔡小波;王勇
4.无人飞行器异源图像匹配辅助惯性导航定位技术综述 [J], 罗世彬;刘海桥;胡茂青;董晶
5.重力辅助惯性导航系统中的一种新的相关匹配算法 [J], 程力;蔡体菁;夏冰
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基于粒子滤波的重力梯度与地形信息融合辅助导航方法
基于粒子滤波的重力梯度与地形信息融合辅助导航方法熊凌;马杰;田金文【摘要】基于粒子滤波(PF)的重力梯度与地形信息融合辅助导航方法充分利用了重力梯度特征与地形特征融合的优点,可提高舰艇导航系统信息的利用程度.仿真比较了基于重力梯度的扩展卡尔曼滤波、基于重力梯度的粒子滤波和重力梯度与地形多特征融合粒子滤波算法得到的位置均方根误差,分析了基于EKF的重力梯度匹配辅助导航系统的稳定性和状态能观性.仿真结果表明,提出的融合算法既能加快粒子滤波的收敛速度,又能提高粒子滤波算法的估计精度.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2010(027)002【总页数】4页(P85-87,110)【关键词】信息融合;重力梯度;海底地形;卡尔曼滤波;粒子滤波【作者】熊凌;马杰;田金文【作者单位】华中科技大学图像识别与人工智能研究所,湖北,武汉,430074;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081;华中科技大学图像识别与人工智能研究所,湖北,武汉,430074;华中科技大学图像识别与人工智能研究所,湖北,武汉,430074【正文语种】中文0 引言高精度和长时间水下隐蔽航行是对战略潜艇导航系统的独特要求，导航系统的自主性、无源性将是战略潜艇导航发展的主要目标［1，2］。
重力图形匹配技术是舰艇导航发展的新方向。
二十世纪90年代，美国BELL实验室、洛克希德·马丁公司等机构对重力图形匹配技术开展了专项研究，并取得了预期成果。
BELL实验室研发了重力梯度仪导航系统(GGNS)和重力辅助惯性导航(GAINS)。
GGNS系统通过将GGI测出的重力梯度与重力梯度图进行匹配后得到定位信息，对惯性导航系统进行校正［3-5］，洛克希德·马丁公司研制的通用重力模块［6］(UGM)利用重力仪和重力梯度仪的测量数据可实现重力无源导航和地形估计。
由于重力图及重力梯度图一般缺乏明显的图形特征，所以传统的基于特征的图像匹配算法难以采用。
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目前 重 力 辅 助 水 下 导 航 的技 术 主 要 有 ４种 方 式 Ｊ重 力异 常图 形 匹 配 ， ： 重力 梯 度 匹配 ， 力 异 重
文 章编号 ：６ １ ９ ２ ２ ０ ）４０ ３ －４ １７ ． ４ （ ０ ７ ０ －０ １ ５ ０
重 力异 常 匹配 辅助 导 航 解 算模 型 的优 化
戴 全 发 许 大欣
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１ 引 言
重力 匹配辅 助惯性 导航 系统利 用 已有 的重力数
电磁 波信号 ， 常适 合 水 下 环境 的应 用 。重力 匹配 非 位置估 值可 以很 好地 纠正惯 性 导 航 系统 （Ｎ ） ＩＳ 的积
累误差 。
据与水下载体测取的重力信号进行匹配获得载体真 实 位置估值 以修 正惯 性 导 航误 差 ， 目前 水 下导 航 是 的热 门解 决方案 。重力 匹配 系统不 需要 接收 和发射
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第 ２ 卷第４ ７ 期
２０ ７年 ８月 ０
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ Ｏ ＯＤＥ Ｙ ＡＮ Ｆ ＧＥ Ｓ Ｄ ＧＥＯ ＤＹＮＡ Ｃ ＭＩ Ｓ
Ｖｏ ． １２７ Ｎｏ． ４ Ａ 汉 ４ ０ ７７１ 武
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摘 要 重力匹配导航是目 前水下惯性辅助导航的最佳解决方案之一， 重力异常匹配是其中最重要的导航位置
估算方式。 由于正常重力 与实 际位置 的相关性 ， 实际进行 的重 力异常 匹配不便 于进行单纯 的重力异 常 比较 ， 为此 设计 了含有正常重力条件 的重力 匹配模型 。比较仿真试验 显示改进 后 的算法 模型在重 力异常 变化平缓 区域 具有 更好的匹配效果。
关键 词 水下导航 重力匹配 正常重力 模型 优化 中图法分 类号 ：２ ９ ２ ６ ６ １ Ｐ ２ ． ；Ｕ ６ ． 文 献标 识 码 ： Ａ
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