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《哈尔滨工程大学》 2010年
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INS/地磁匹配组合导航系统技术研究

梁莹  
【摘要】:随着地磁测量技术及各相关学科的快速发展,地磁导航的综合优势日益突出。地磁匹配导航定位误差不随时间积累且具有长期稳定性,可弥补惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)误差随时间累积的不足,INS的短期高精度又可为地磁匹配提供位置参考,从而提高匹配效率和匹配精度。INS/地磁匹配组合定位能满足“长期、自主、实时、高精度、全天候”的导航需求,从而成为一种新型的组合导航技术。 现有的大范围、导航用高精度磁测数据的数据源不足,针对此问题,本文在国际地磁学与高空大气物理学协会(International Association of Geomagnetism and Aeronomy, IAGA)提供的磁测数据Earth Magnetic Anomaly Grid 2 (EMAG2)基础上,提出一种插值算法对数据进行内插,以提高地磁图分辨率。空间数据内插中广泛使用的克里金法是无偏最优的,但它的“平滑效应”或“低通滤波”作用,难以获得两点间的局部细节变化和非均质特征。因此,本文将分形几何学思想引入到磁异常数据二维内插中,采用多重分形测度与克里金法相结合,提出一种多重分形测度克里金插值法。这种插值法不但能更真实地表征磁异常在几何域上的趋势变化,同时还能保持和增强磁异常的局部结构信息。 地磁异常场是一种位场,存在大面积特征相似的部分,因此匹配时正确选择匹配区域很重要。根据磁异常具有非线性和自相似性的特点,通过定义特征指标,对某区域中18个子区域磁异常的估计精度、离散程度、单位表面起伏程度及不规则程度等进行了统计分析,在此基础上对区域适配性能做综合评价。在适配区的选择上,现有文献大多是通过多次试验,根据各区域的匹配概率和匹配误差人为划分选择标准,目前还没有通用的适配区选择方法。本文提出一种基于主成分分析的适配区选择法,可对区域适配性进行综合定量描述,使适配区的选择变得比较简单、直观、有效。 以磁异常为特征量匹配时,磁异常值在个别局部范围内的数值差异小而导致配准率降低,针对这一问题,提出基于多重分维谱提取匹配特征量。多重分维谱通过描述磁异常的局部特征以及磁异常在其形成过程中不同层次的特征,能准确分辨磁异常相似区中数据间的差异。对于地磁匹配算法的研究,公开发表的文献中多是将地形匹配、图像处理的方法延伸或推广应用于地磁匹配导航中,并没有形成为地磁导航量身定做的匹配算法。由于地磁匹配导航可获样本少、非线性、维数高、要求全局最优等特点,本文提出一种基于支持向量机的地磁匹配算法,用支持向量机进行模式分类来实现匹配定位。考虑到磁异常表面的不规则性及自相似性,文中提出以分形几何中的自相似参数作为高斯核宽度参数。的初值,用启发式搜索共同选择。和惩罚因子C。给出了匹配算法实现的详细步骤。仿真结果表明,算法适用有效。 对INS/地磁匹配组合定位的技术实现展开了研究。设计了组合定位滤波器。以INS的经、纬度误差等参量为状态量,以INS输出位置与地磁匹配位置之差为观测量,用滤波器估计了INS定位误差。对三个特征不同子区域的组合定位进行了仿真,结果显示地磁匹配可有效抑制INS长时间定位精度降低问题。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN967.2

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邓翠婷;黄朝艳;赵华;田海冬;;地磁匹配导航算法综述[J];科学技术与工程;2012年24期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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3 宋迎春;动态定位中的卡尔曼滤波研究[D];中南大学;2006年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
4 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
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8 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
9 旺扎拉;特种车辆变速箱齿轮传动失效分析[D];长春理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨云涛;石志勇;吕建刚;关贞珍;;适于地磁导航的高精度区域地磁场建模研究[J];兵工学报;2009年03期
2 郭庆;魏瑞轩;周炜;许洁;郭创;;基于投影寻踪的多维地磁匹配融合算法[J];兵工学报;2010年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 寇义民;地磁导航关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 胡晓;水下导航系统的地磁匹配算法研究[D];山东农业大学;2011年
2 刘亚云;地磁匹配导航算法及地磁场模拟系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张金生;王仕成;;地磁匹配制导在巡航导弹中制导段应用的可行性分析[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘诗斌;微型智能磁航向系统研究[D];西北工业大学;2001年
2 刘承香;水下潜器的地形匹配辅助定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 常青;巡航导弹制导系统关键技术研究[D];西北工业大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 孙杨;远程自主式水下航行器地磁图匹配算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
【相似文献】
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1 李惠;贝佳;翟磊;孙元浩;龚震宇;潘金贵;;分布式虚拟环境中的定位服务[J];计算机科学;2004年09期
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3 马惟哲,张燕华;一种基于曲率匹配的抛物面回归算法的研究[J];计算机应用与软件;2005年06期
4 卢达,陈琦玮,谢铭培;基于模糊规则和相似测量的手写汉字预分类法[J];计算机工程与应用;2005年25期
5 江杰;胡晓莉;李杰;;一种新的指纹细节点匹配算法的研究[J];计算机应用;2005年S1期
6 刘壮;张娟娟;郭荷清;;Web Services发现和集成句法匹配算法研究[J];计算机工程与应用;2006年20期
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8 杨永健;孙永雄;李树秋;张伟;;网格计算中一种负载均衡聚类匹配迁移算法[J];微电子学与计算机;2006年10期
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10 苏俊宏;朱日宏;陈磊;何勇;李建欣;;基于样本匹配的干涉图延拓技术研究[J];红外与激光工程;2007年01期
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1 李瑜;郭俊波;虎嵩林;;一种基于发布订阅模型的博客搜索系统[A];2009年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2009年
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10 沈国华;黄志球;朱小栋;仲晶;项高友;;一种基于描述逻辑的语义Web服务匹配方法[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 田捷 陈新建 杨鑫;指纹识别算法仍有优化空间[N];计算机世界;2006年
5 朱德恒 谈克雄;电气设备状态监测与故障诊断技术[N];中国电力报;2002年
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8 刘冰;法国统计体系①[N];中国信息报;2001年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁莹;INS/地磁匹配组合导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王文晶;基于重力和环境特征的水下导航定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 俞一彪;基于互信息理论的说话人识别研究[D];上海大学;2004年
4 池凌鸿;立体匹配算法的研究和应用[D];中国科学技术大学;2011年
5 钟平;机载电子稳像技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
6 周石林;非规则碎片匹配关键技术的研究及实现[D];南京航空航天大学;2005年
7 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张颖星;面向复杂系统应用的并行离散事件仿真性能优化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 吉锋;基于语义Web的协同制造链快速构建研究[D];西北工业大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕云霄;地磁匹配导航算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 刘伟;地磁匹配导航新算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 李飚;自动指纹识别系统中匹配算法研究与应用[D];湖北工业大学;2011年
4 任俊杰;快速星像匹配算法的比较[D];暨南大学;2010年
5 金军航;面向深度包检测的存储高效的正则表达式匹配算法研究[D];湖南大学;2010年
6 谢睿;指纹识别系统中图像质量评估与匹配算法的研究及实现[D];电子科技大学;2011年
7 张洁坤;时空高效的正则表达式匹配算法研究[D];湖南大学;2010年
8 张占潮;地磁辅助导航技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 李云飞;双目立体视觉中的稠密匹配算法研究[D];浙江大学;2011年
10 邓如军;自动指纹识别匹配算法研究[D];大连理工大学;2010年
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