【摘 要】
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地磁导航因为其良好的自主性和优秀的隐蔽性在近几十年来受到越来越多学者的研究;它和其他导航方法相比几乎能在地球附近空间的任何地点任何天气环境下使用;它可以和惯性导航
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地磁导航因为其良好的自主性和优秀的隐蔽性在近几十年来受到越来越多学者的研究;它和其他导航方法相比几乎能在地球附近空间的任何地点任何天气环境下使用;它可以和惯性导航系统系统组成惯性/地磁组合导航方式,利用它们各自的有利因素弥补对方的缺陷。可以预见,地磁导航将会成为高科技武器装备的必备导航方式。本文研究了惯性/地磁组合导航的相关问题,主要有捷联惯性导航系统、地磁场模型、地磁等值线匹配(MAGCOM)算法、迭代最近等值线点(ICCP)以及本文所提出的基于仿射变换的匹配算法和抗野值匹配算法。首先,本文使用纯粹数学方法计算得到了加速度计和陀螺仪的理想输出,分析了惯性仪表的误差模型,对捷联惯性导航系统进行了仿真,仿真结果表明其导航误差随着时间流逝逐渐增大。接下来,对相关地磁场理论进行了研究,着重讨论了地磁模型,并利用全局地磁场模型(IGRF)仿真得到了地磁图,随后又对MAGCOM算法和ICCP算法进行了理论研究和仿真,仿真结果表明MAGCOM算法只能够校正位移误差,无法修正角度误差,而ICCP算法的匹配条件要求苛刻,算法复杂,容易发生所谓的局部最优现象。于是,针对MAGCOM算法和ICCP算法的不足,本文提出了一种基于仿射变换的地磁匹配算法,仿真表明该算法能够校正位移、角度和伸缩误差,并且精度高于MAGCOM算法和ICCP算法,具备一定研究价值。最后,为了消除地磁测量数据中野值的影响,结合抗差估计理论,提出了抗野值匹配算法,并详细叙述了其数学原理。仿真结果表明在存在小野值的情况下,抗野值匹配算法精度远高于基于仿射变换的匹配算法;在存在大野值的情况下,仿射变换算法已经不能正常工作,发生了误匹配,而抗野值匹配算法仍然具备较高精度,具备一定的优越性。
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