無人機地磁輔助定位及組合導航技術研究

《無人機地磁輔助定位及組合導航技術研究》是2016年6月出版的圖書，作者是劉穎、曹聚亮、吳美平。

基本介紹

• 書名：無人機地磁輔助定位及組合導航技術研究
• 作者：劉穎、曹聚亮、吳美平
• ISBN：978-7-118-10267-3
• 頁數：168
• 定價：50.00
• 出版時間：2016年6月
• 裝幀：平裝
• 開本：16
• 版次：1版1次
• 字數：200
• 中圖分類：V249.3
• 叢書名：國防科學技術大學慣性技術實驗室優秀博士學位論文叢書

內容簡介

無人機因其特殊而優良的戰術性能在軍事上得到了廣泛套用和迅速發展，而高精度的自主導航技術是保障無人機成功完成各項任務的關鍵技術之一。因此對新的適用於無人機的組合導航方法的研究一直沒有停止過。

本書編寫的目的就是以慣性導航系統為基礎，探索一種新的適用於無人機的組合導航模式，力求滿足無人機高精度、全自主導航要求。地磁輔助慣性導航是利用地球物理場進行導航的一種方式，它能夠利用地磁數據與運行軌跡的相關性定位載體位置，具有全天時、全天候、全地域、高隱蔽性等優良特徵，是實現無人機無源自主導航的有效手段。本書緊密結合無人機導航系統的高精度、高效率等需求，全面系統地介紹了以地磁場為輔助手段實現導航定位的理論和方法。

目錄

第1章　緒論1

1．1　無人機地磁輔助定位1

1．2　無人機地磁輔助導航系統工作原理和關鍵技術3

1．2．1　地磁輔助導航系統的工作原理3

1．2．2　地磁輔助導航系統的關鍵技術5

1．3　地磁輔助導航技術的國內外研究現狀8

1．3．1　地磁輔助導航系統的發展現狀8

1．3．2　輔助導航技術研究現狀10

第2章　地磁匹配問題綜合分析16

2．1　地磁場和地磁特徵16

2．1．1　地磁場和地磁場模型16

2．1．2　地磁特徵18

2．1．3　實時地磁異常數據的獲得19

2．2　地磁匹配研究架構和性能評估標準20

2．2．1　地磁匹配原理20

2．2．2　地磁匹配研究架構21

2．2．3　地磁匹配性能評估標準24

2．3　地磁匹配算法中重要參數的選取原則25

2．3．1　不確定域的選取26

2．3．2　格線量化值27

2．3．3　採樣頻率的選取28

2．4　地磁匹配長度估計方法29

2．4．1　匹配長度與虛定位分析30

2．4．2　基於逐點疊代的匹配長度估計算法32

2．4．3　仿真驗證35

2．5　本章小結37

第3章　無人機地磁匹配定位算法及快速檢索策略38

3．1　地磁匹配模型研究38

3．1．1　純平移模型39

3．1．2　地磁匹配仿射模型40

3．2　基於等值線約束的地磁匹配算法42

3．2．1　等值線約束匹配43

3．2．2　匹配算法對地磁測量中隨機常值的估計46

3．2．3　仿真驗證48

3．3　疊代多尺度地磁匹配算法51

3．3．1　疊代多尺度匹配策略51

3．3．2　匹配算法細節處理53

3．3．3　仿真驗證56

3．4　基於約束粒子群的地磁匹配算法58

3．4．1　粒子群最佳化算法58

3．4．2　約束粒子群最佳化搜尋59

3．4．3　仿真驗證62

3．5　基於檢索值的分塊插值等值區域快速檢索策略66

3．5．1　IP檢索算法67

3．5．2　改進的分塊IP檢索算法在地磁等值域提取中的套用68

3．5．3　仿真驗證和結論72

3．6　本章小結75

第4章　模糊匹配條件下的組合導航算法76

4．1　模糊匹配現象及組合導航算法分析76

4．1．1　模糊匹配成因分析76

4．1．2　模糊匹配條件下組合導航算法分析7

4．2　“最優”修正組合導航算法79

4．2．1　基於閾值參數約束的最優修正策略79

4．2．2　有效觀測待選集的獲取81

4．2．3　仿真驗證和分析82

4．2．4　結論86

4．3　基於PDAF的加權修正算法86

4．3．1　PDAF的基本框架87

4．3．2　基於PDAF的地磁輔助導航算法89

4．3．3　仿真驗證92

4．3．4　結論95

4．4　基於混合高斯模型的地磁輔助導航算法95

4．4．1　非線性濾波模型和非線性估計理論96

4．4．2　混合高斯濾波器97

4．4．3　地磁輔助導航中的混合高斯逼近方法99

4．4．4　仿真驗證和分析103

4．5　三種修正算法的性能比較104

4．5．1　最優修正與PDAF修正的比較104

4．5．2　PDAF修正與混合高斯算法的比較109

4．5．3　算法比較結論111

4．6　本章小結111

第5章　無人機地磁輔助導航中的序貫濾波算法113

5．1　基於約束線性化EKF的組合導航算法113

5．1．1　EKF模型細化114

5．1．2　約束線性化EKF 116

5．1．3　仿真驗證121

5．2　基於邊緣化粒子濾波的組合導航算法125

5．2．1　問題提出125

5．2．2　粒子濾波算法125

5．2．3　邊緣化粒子濾波算法及其在地磁輔助導航中的套用130

5．2．4　仿真驗證和分析133

5．3　本章小結136

第6章　地磁輔助導航策略研究和系統實驗驗證137

6．1　組合導航策略設計137

6．1．1　間歇式組合導航策略137

6．1．2　多頻率組合導航策略138

6．2　地磁輔助導航原理樣機139

6．3　實驗驗證140

6．3．1　實驗簡介140

6．3．2　地磁匹配算法實驗驗證140

6．3．3　模糊匹配條件下的組合導航算法驗證143

6．3．4　序貫組合導航實驗驗證144

6．3．5　間歇式組合導航實驗結果和分析145

6．3．6　多頻組合導航實驗結果和分析148

6．3．7　實驗分析和總結149

6．4　本章小結150

第7章　總結與展望151

7．1　內容總結151

7．2　研究展望152

附錄A　常用坐標系153

附錄B　組合導航系統狀態方程154

附錄C　貝葉斯估計公式推導158

參考文獻160 "