面向套用的重力信息實時提取及重力圖匹配方法研究

《面向套用的重力信息實時提取及重力圖匹配方法研究》是依託北京航空航天大學，由朱莊生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向套用的重力信息實時提取及重力圖匹配方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：朱莊生
• 項目類別：面上項目

項目摘要

慣性導航技術對於特定的水下運載體至關重要。目前，重力參數誤差已經成為高精度慣導系統的主要誤差源。利用運載體所在位置的實測重力信息實時修正慣導系統所用重力模型參數，從慣導系統本身進一步提高其精度；利用實測重力信息並結合高精度重力基準圖提供的外部參考信息，採用匹配算法實時修正慣導系統的累積誤差；是延長慣導系統重調周期的根本途徑。本課題面向修正慣導誤差的實時要求，針對強大的環境和載體機動干擾以及在強阻尼、大時滯系統中重力異常幅值和相位畸變等問題，研究面向套用的高精度重力信息實時提取與處理方法；針對重力圖匹配算法匹配精度、匹配率受慣導位置誤差影響較大以及實時性較差，在外部大擾動下無法實現實時、精確獲取匹配位置信息等問題，研究基於三角形幾何約束模型的重力圖匹配新方法。對於延長慣導系統重調周期，增強其運載母體的效能具有十分重要的意義，其成果對於海洋測量、重力學等科學研究與國民經濟建設具有積極意義。

結題摘要

慣性導航技術對於特定的水下運載體至關重要。目前，重力參數誤差已經成為高精度慣導系統的主要誤差源。利用運載體所在位置的實測重力信息實時修正慣導系統所用重力模型參數，從慣導系統本身進一步提高其精度；利用實測重力信息並結合高精度重力基準圖提供的外部參考信息，採用匹配算法實時修正慣導系統的累積誤差；是延長慣導系統重調周期的根本途徑。本課題面向修正慣導誤差的實時要求，針對強大的環境和載體機動干擾以及在強阻尼、大時滯系統中重力異常幅值和相位畸變等問題，研究面向套用的高精度重力信息實時提取與處理方法；針對重力圖匹配算法匹配精度、匹配率受慣導位置誤差影響較大以及實時性較差，在外部大擾動下無法實現實時、精確獲取匹配位置信息等問題，研究基於三角形幾何約束模型的重力圖匹配新方法。對於延長慣導系統重調周期，增強其運載母體的效能具有十分重要的意義，其成果對於水下無源導航，譬如戰略潛艇、戰略核潛艇的導航會帶來顛覆性影響。在項目執行期間，項目組圍繞以下五個方面：一、研究和分析海洋環境對重力測量的影響二、慣性穩定平台隨機運動誤差的參數表征研究三、重力輔助慣性導航中的重力場多尺度特性研究四、基於三角形約束模型的重力圖匹配方法研究五、基於高精度重力資料庫的重力擾動實時補償技術研究發明了一種重力擾動實時補償裝置，提出了一種基於高精度重力資料庫的分塊-時變-馬爾科夫模型，攻克了重力擾動誤差實時獲取難題，實現了高精度慣性測量重力擾動的實時補償，姿態測量精度由0.005°提升至0.003°。將其成果套用於高精度位置姿態測量系統，極大的提升了航空遙感成像的解析度。發明基於三角形約束模型的重力圖匹配方法，攻克重力異常畸變和相位延遲，重力基準圖的模型計算誤差和匹配數據集間的尺度變化誤差對位置匹配精度的影響，以及外部大擾動條件下實時、高精度位置匹配等技術，實現了高精度實時性能良好的重力圖匹配新方法。