蚁群算法在辅助导航重力匹配中的应用

重力匹配算法是实现重力辅助惯性导航系统的关键技术之一。针对传统重力匹配方法由于复杂度高、应用范围小等缺陷而导致很难实现精确、快速匹配的问题,将改进的蚁群优化算法应用于重力匹配的搜索过程,并将多普勒测速仪提供的速度信息作为限制条件对蚁群搜索过程进行约束,异常精度一定的条件下,可降低误配率。仿真结果表明,该匹配算法在重力特征显著的区域具有较高的匹配率,收敛性更好,可以达到更加精确的匹配定位,从而实现重力辅助导航。     

基于水下重力差异熵的导航匹配算法仿真研究

介绍了重力辅助导航发展概况, 阐述了采用地球物理特征的重力差异熵方法进行水下重力辅助导航算法设计及仿真实验方法研究。该算法基本思想是在导航匹配算法中, 将信息熵引入 自主水下运动载体( autonomous underwater vehicles ,AUV)重力辅助导航, 在重力数据库研究的基础上, 通过模板重力图与实时重力图的信息量差异以及模板重力梯度图差异, 修正水下惯性导航系统( inertial navigation system,INS)的误差。仿真实验结果表明, 利用重力差异熵辅助INS导航, 能够获得高精度的导航信息。因此, 基于水下重力差异熵的辅助导航, 可实现AUV 长航时隐蔽的高精度导航。     

基于新一代GNSS-R星座海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展

紧跟国际卫星测高反演和水下组合导航的最新热点,以满足中国迫切提出的科学和国防需求为导向,介绍了基于GNSS-R卫星海面测高原理提高水下惯性/重力组合导航精度研究进展。第一,介绍了GNSS-R测高精度研究进展、GNSS-R测高沿轨迹空间分辨率研究进展、GNSS-R反射点轨迹间空间分辨率研究进展、基于卫星测高反演海洋重力场研究进展、水下重力匹配导航研究进展等。第二,在GNSS-R海面测高方面,提出了新型大地水准面静态高程镜面反射点修正定位法、海洋潮汐时变高程镜面反射点修正定位法、法向投影镜面反射点修正定位法、GNSS-R星载下视天线接收信噪比模型构建法、GNSS-R星载下视天线可用镜面反射点筛选算法等,旨在提高卫星测高精度和空间分辨率;在水下重力匹配导航方面,提出了新型主成分加权平均归一化法、测地线周期性航向控制法、分层邻域阈值搜索法、先验递推迭代最小二乘误匹配修正法等,旨在提高水下重力匹配导航精度、匹配效率及可靠性。第三,预期提出新型二阶不动点时延提取法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高精度;预期提出新型反射信号分解法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高沿轨迹空间分辨率;预期提出新型海面粗糙度误差校正法,旨在提高GNSS-R卫星海面测高轨迹间空间分辨率;预期提出新型正则化稳健算法,旨在提高海洋重力场反演精度和空间分辨率;预期融合星载GNSS-R模拟测高数据、岸/空基GNSS-R验证测高数据等多源信息,联合几何配准收敛速度快和直接概率准则定位精度高的优点,构建新型几何配准-直接概率准则混合法,旨在提高水下惯性/重力组合导航精度和速度。     

地磁匹配导航算法综述

地磁导航在军事和民用领域上具有广阔的应用前景,地磁匹配导航算法是地磁匹配导航的核心技术。本文综合分析了地磁匹配导航算法的研究现状,针对目前存在的主要问题,指出了研究高效、实时的匹配算法的关键技术,分析了匹配算法的发展趋势并进行了展望。     

水下地形匹配导航研究综述

地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。本文首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了国内外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为我国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。     

基于模式识别神经网络的重力匹配算法

为了提高重力辅助惯性导航系统在重力异常明显区域内的定位精度和匹配率,用模式识别神经网络的方法进行了重力匹配.在匹配时刻,根据惯导指示位置确定在一定的网格点范围内搜索载体真实位置,以每个网格点为终点把惯导指示航迹放置到重力图上,由此提取一系列的参考重力图上数据,并把它和对应网格点的位置定义成一个模式类,把所有的模式类作为概率神经网络的样本训练一个模式识别神经网络,然后把重力仪测量数据使用该神经网络识别到某个模式类,对比模式类的定义可以确定此时的载体位置.计算仿真研究表明,该算法的重力匹配率优于通常的相关匹配算法,其组合导航系统的定位误差在1个重力图网格左右.     

基于曲率分析地图匹配的车载组合导航研究

为了提高车载导航的自主性和精度,针对捷联惯导的特点,设计了一个基于曲率分析的地图匹配算法。然后应用该地图匹配算法对基于捷联惯导/地图匹配/里程仪的车载组合导航进行了研究。推导了捷联惯导系统的误差方程和里程仪的误差方程。并在此基础上建立了捷联惯导/地图匹配/里程仪组合系统的卡尔曼滤波方程。通过仿真分析,表明应用该地图匹配算法的组合导航系统可以有效地减小误差,实现车载自主导航。     

重力梯度辅助导航的改进等值线匹配算法

针对等值线迭代最近点算法(ICCP)在大的初始位置误差下易发散的问题,提出利用价值函数等值线算法对初始位置进行调优;针对该算法在旋转与平移变换过程中存在误差传播的问题,提出在最近点附近对ICCP算法进行加密的改进方法.在初始匹配误差为3.5'下进行仿真实验,结果证明:利用加密的改进ICCP算法得到了最终匹配位置,提高了传统ICCP算法的精度;即使是在大的初始匹配误差下仍能达到很高的定位精度.     

水下地形匹配导航中地形水深斜率序列研究

为提高水下地形匹配导航精度,针对传统地形特征参数在统计意义上局限性,根据经典TERCOM地形匹配算法的基本原理,提出了地形水深斜率序列这一地形特征参数,并从理论上证明了地形水深斜率序列均值越大,匹配误差越小,匹配导航性能越优的结论,从而进一步提出了结合路径的地形匹配区选取方法.仿真结果表明:地形水深斜率序列均值越大,匹配导航性能越优.同时,验证了基于地形水深斜率的地形匹配区选取方法的正确性和可行性,为水下地形匹配导航匹配区的选择和航迹规划提供理论依据.     

交互式地图匹配算法在组合导航中的应用

针对捷联惯性导航系统（SINS）/里程仪组合导航中车辆受初始对准偏差和测量器件自身误差等因素影响的精度随时间和位移增加而降低的问题,设计了交互式电子地图匹配修正新方案.通过车辆姿态角变化选择合适的地图匹配算法,并在转弯处精确反馈修正车辆坐标,同时利用定位误差修正初始对准偏差和里程仪刻度系数误差,降低其对以后导航定位的影响.仿真结果表明,采用交互式电子地图匹配算法,航向失准角偏差可很快收敛至2′左右,里程仪刻度系数偏差也降低至0.08%左右,能够实现系统的需要,跑车实验也证明了此方案的有效性.
     

月球重力场模型研究进展及展望

第一,整理了自人类开始探月以来所有和月球重力相关的探测卫星,以及自学者开始研究月球重力场以来所有重要的月球重力场模型。第二,根据探月跟踪模式的发展过程,详细介绍了各阶段跟踪模式的原理,并以示意图的形式展现,同时列举了各阶段跟踪模式下的重力场模型。第三,对月球重力场反演方法进行了介绍,主要包括短弧积分法和天体力学法。第四,对各个探月阶段具有代表性的重力场模型进行介绍,主要包括：8×4重力场模型、Lun60D、LP165P、SGM100i和GL0420,并进行了精度对比,发现最新一代模型精度比之前提高了4个数量级。第五,介绍了本团队在月球重力探索方向研究进展。第六,介绍了月球重力场模型在探究月球内部构造和卫星定轨方面的应用,并结合现代技术以及目前重力场反演的不足,提出以后可以改进的方案：应用重力梯度仪和获取月球表面真实重力数据。     

多源卫星重力数据融合研究进展

分析了GOCE和GRACE等重力卫星数据在频谱上的互补性,指出了多源卫星重力数据融合的必要性,总结了多源卫星重力数据融合的研究进展和相关成果,特别是GOCO和EIGEN系列模型.在此基础上,探讨了目前多源卫星重力数据融合中存在的问题,如地形影响处理、位系数与数据的对应关系、数据权重分配等.最后,对多源卫星重力数据融合研究提出了一些建议.     

一种适于车辆导航系统的快速地图匹配算法

在分析影响地图匹配算法实时性、鲁棒性及匹配精度因素的基础上,依据车辆运动的连续性,引入道路网络的分块思想,并利用车辆行驶的位置、方向信息及实际道路网络的拓扑特性,提出一种时间复杂度为O(c)的快速地图匹配算法.对实际跑车数据的仿真结果表明,该算法的匹配正确率不低于95%,单点匹配时间不超过0.01 ms.     

基于Android移动终端的车辆导航地图匹配算法研究

基于Android移动终端设计了一种基于路网拓扑结构的地图匹配算法,将地图匹配分成定位数据预处理、确定车辆所在路段、确定车辆匹配位置和出错检测等4个相对独立的过程．算法在过滤掉异常定位数据后采用航位推算进行补偿,使用考虑距离和方向两种要素的加权评估模型确定匹配路段,在确定匹配位置时对常用的垂直投影进行改进,得到一种优化方法．结果表明,该算法具有较高的路段识别正确率,优化方法相对于垂直投影法在位置精度上有所提高,地图匹配效果好．     

基于惯导误差特性的地磁匹配正交搜索方法

针对地磁匹配导航对实时性的需求，提出了基于惯性误差特性的正交搜索方法.该方法在对惯导误差特性分析基础上，采用正交搜索策略，将插值后匹配点地磁数据序列沿与飞行轨迹垂直方向和平行方向分别进行正交搜索，快速得到最佳匹配结果.将地面测量地磁数据延拓到不同高度，分别应用本文方法和全局搜索算法进行处理.数据处理结果表明本文方法与全局搜索算法具有同等的匹配精度，但减少了搜索时间，能有效提高高空高速飞行器匹配定位方法的实时性.