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惯性/地磁/地图组合导航系统研究

作　者: 黄斌
导　师: 孙永荣
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 组合导航地理信息系统地磁匹配矢量地图匹配多层次约束非等间隔
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 29次
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内容摘要

高精度、高可靠性、高自主性的导航系统是军事对抗获取胜利的关键因素，其研究具有重要的军事应用价值。为了保证导航系统长期工作的定位精度和自主性，通常会引入地形、重力场、地磁场等外部资源来辅助惯性导航系统实现组合导航。本文将对惯性/地磁/地图组合导航系统开展研究，利用地理信息系统较强的空间数据存取、分析与显示技术，对地磁场、航空地图等导航信息进行管理，着重针对地磁匹配导航技术、矢量地图匹配导航技术和组合导航算法进行研究。首先，针对地磁匹配导航，提出一种地磁导航的迭代评价匹配算法，其算法实时性和可靠性要优于现有地磁匹配基本算法。接着，针对矢量地图匹配导航，提出一种多层次约束的矢量地图匹配算法，可完成在具有旋转、平移、小尺度变换下的矢量地图匹配。然后，研究了惯性/地磁/地图组合导航融合算法，针对组合导航系统中各子系统输出速率不一致的情况，提出一种非等间隔多量测信息的融合滤波算法。最后，提出采用GIS来管理地磁场、区域航空地图等导航参考数据源，并利用现有GIS成熟的二次开发组件ArcGIS Engine，开发一套惯性/地磁/地图组合导航演示软件。结果表明，本文提出的惯性/地磁/地图组合导航系统方案是合理可行的，具有重要的现实意义和应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题研究背景及意义  12-13
  1.2 广义地理信息导航研究现状  13-15
    1.2.1 地磁导航系统  13-14
    1.2.2 矢量地图匹配导航技术  14-15
  1.3 组合导航信息融合技术概况  15-16
  1.4 本文主要内容和组织安排  16-18
第二章地磁匹配导航技术研究  18-31
  2.1 引言  18
  2.2 地磁场的构成与建模  18-21
    2.2.1 地磁场的构成与模型  18-19
    2.2.2 地磁场建模与仿真  19-21
  2.3 地磁匹配导航方法  21-24
    2.3.1 地磁导航原理  21-23
    2.3.2 地磁匹配基本算法  23-24
    2.3.3 地磁匹配算法的改进  24
  2.4 地磁导航的迭代评价匹配算法  24-27
    2.4.1 地磁匹配算法存在的问题  24-25
    2.4.2 迭代评价匹配算法原理  25-26
    2.4.3 迭代评价匹配算法过程  26-27
  2.5 算法仿真与结果分析  27-30
    2.5.1 算法正确性验证试验  27-28
    2.5.2 匹配序列长度仿真试验  28-29
    2.5.3 对比试验  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章矢量地图匹配导航技术研究  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 矢量地图匹配导航方法  31-33
    3.2.1 导航原理与系统构成  31-32
    3.2.2 栅格图像矢量化方法概述  32
    3.2.3 矢量地图匹配算法概述  32-33
  3.3 多层次约束的矢量地图匹配算法  33-38
    3.3.1 MLC-VMMA算法研究  33-36
    3.3.2 抗尺度变换的位姿解算算法  36-38
  3.4 算法仿真与结果分析  38-40
    3.4.1 算法正确性验证试验  38-39
    3.4.2 算法可靠性与精度测试试验  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章惯性/地磁/地图组合导航算法研究  41-51
  4.1 引言  41
  4.2 基于加法原理的信息融合方法  41-44
    4.2.1 信息量和信息当量的加法原理  41-42
    4.2.2 基于状态模型的最优滤波估计  42-43
    4.2.3 与Kalman滤波的等价性验证  43-44
  4.3 非等间隔多量测信息的融合滤波算法  44-46
    4.3.1 多量测信息的融合滤波方法  44-45
    4.3.2 非等间隔多量测信息的融合滤波算法  45-46
  4.4 算法仿真与结果分析  46-50
    4.4.1 组合导航系统建模  46-47
    4.4.2 仿真参数设置  47-48
    4.4.3 非等间隔多量测信息的测试试验  48-49
    4.4.4 组合导航系统的综合测试试验  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章基于GIS的组合导航演示软件研制  51-60
  5.1 引言  51
  5.2 GIS的原理与开发  51-55
    5.2.1 GIS组成与特点  51-52
    5.2.2 GIS数据结构  52
    5.2.3 GIS数据分层管理模式  52-53
    5.2.4 基于ArcGIS Engine的软件开发方法  53-55
  5.3 导航数据管理方案设计  55-56
    5.3.1 基于GIS的导航数据管理方式  55
    5.3.2 广义地理信息导航系统方案设计  55-56
  5.4 基于GIS的组合导航演示软件  56-59
    5.4.1 演示软件主要功能  56-57
    5.4.2 演示软件效果展示  57-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章总结与展望  60-62
  6.1 全文主要工作总结  60-61
  6.2 后续研究工作展望  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
在学期间的研究成果及发表的学术论文  67-68

惯性/地磁/地图组合导航系统研究

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