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基于ArcGIS的重力图构建及其可导航性分析方法研究

李艳  
【摘要】: 惯性导航系统以其无源性及自主性的特性,为水下航行器实现自主隐蔽航行创造了条件,因此一直是水下航行器导航系统的核心设备。但其位置误差是随时间积累的,因此单独惯性导航系统无法满足长期高精度导航定位要求。为克服惯性导航系统这一缺陷,必须寻找其它的隐蔽信息源,实现惯性导航系统的重调和校正。 传统校正惯导误差的方法是定期利用天文、地文、无线电、卫星等外部信息对惯导系统进行校正,但这些方法在获取信息时通常需要航行器接近水面或向外辐射信号,直接影响航行器的隐蔽性。重力辅助导航能够弥补惯性导航系统位置误差随时间积累的缺陷,且不受时间限制,无需接近水面,不需要向外部辐射能量,可以实现惯性导航系统的水下校正,从而达到长期隐蔽高精度导航的目的。 导航用重力图是重力辅助导航的基础,重力图的精度及匹配区域的重力场特性直接影响匹配效果。本文分析了导航用重力图的基本要求,采用七参数法对不同时期、不同方式获取的重力数据进行坐标转换;采用地球椭球面作为重力观测点的高程基准面进行重力改正及重力异常计算;利用改正后的重力值或重力异常值构建导航用重力图。在此基础上,提出重力图的可导航性分析方法,利用重力异常熵、重力场标准差、绝对粗糙度、特征丰度、相关系数、坡度等重力场特征参数作为评价指标,并结合层次分析法的相关原理提出重力场总体特征参数的概念,用于分析局部重力场对导航系统的修正能力,结合ICCP算法进行仿真实验并分析了仿真结果。最后构建了重力信息管理系统,说明了系统的实现方法及工作流程,从实际应用的角度验证了研究的可行性及可操作性。


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