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《哈尔滨工程大学》 2011年
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基于等值线的重力/惯性匹配导航算法的研究与实现

李颖  
【摘要】:水下运载体的主要定位方式为惯性导航,其提供的导航信息具有隐蔽性好,自主性高的特点,能够满足需长期潜行的水下载体对导航的要求。然而,惯性导航系统定位误差会随着载体航行时间的增加而积累,因此难以满足水下载体对导航定位系统的要求,需要利用其它导航方式对其进行辅助导航。为解决这一问题,本文针对基于重力的辅助导航定位方法展开研究,利用基于地球物理特征的无源导航算法对惯导定位误差进行补充。 论文首先阐述了重力辅助惯性导航系统的工作原理及具体组成,论述了相关分析、迭代相关等值线、递推滤波等重力辅助惯性导航算法,分析了不同算法的性能,指出当惯导位置存在较大误差的时候,现有序列相关匹配方法和递推滤波方法在适配性或匹配精度上均存在着不足;其次,考虑到重力辅助惯性导航的匹配算法是基于重力数据图的导航方法,它是以高分辨率的重力异常图构成的信息数据库为研究基础的,因此文章针对基于规则网格的重力等值线数字地图展开了研究,按照数据源获取、数据网格化、等值点的解算、跟踪、搜索步骤给出了等值线的生成方法,为后文算法的实现提供理论依据及技术手段。 现有的匹配算法在利用重力信息进行解算的过程中需要对正常重力值进行计算,在计算的过程中会为匹配导航系统引入了较大观测误差。本文提出了一种基于价值函数最优化的等值线匹配算法作为消除系统观测误差的实施方案,通过搜索、跟踪和决策过程在先验重力图上搜索与惯导所提供的航迹在形状上最相似的作为匹配航迹。仿真结果表明:在正常海况下,等值线匹配算法可为中等精度的惯导系统提供较高定位精度,有效改善了现有算法的适应性及匹配精度,能够用于惯导系统定位误差较大情况下的的水下校正。 论文最后利用Microsoft Visual C++ 6.0开发环境及SQL Server 2000数据库系统完成了等值线匹配算法的实现,给出了算法关键部分的实现代码,为惯导系统位置校正信息的提取提供了解算工具。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP311.52;U675.7

【参考文献】
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