[发明专利]基于迭代计算的惯性/地磁匹配定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合导航定位技术，具体涉及一种基于迭代计算匹配算法的惯性/地磁匹配定位方法。

背景技术

惯性/地磁匹配导航就是将预先选定的运动载体轨道区域地磁场的某种特征值制成参考图存入载体计算机中，当载体飞越这些区域时，安装在载体内的传感器实时测定地磁场的有关特征值并构成实时图，实时图与预存的参考图在计算机中进行相关匹配，确定实时图在参考图中的匹配点，从而计算出运动载体的实时位置信息。由于地磁匹配导航以地球的固有磁场为基础进行导航定位，因此具有无源、无辐射、隐蔽性强、误差不随时间累积等众多优点。

传统的轮廓匹配算法是惯性/地磁匹配导航定位采用的主要匹配算法之一，其具有原理简单，适用范围广，对初始误差要求低等优点。然而该算法要求根据惯性导航系统输出的参考航迹（即指示航迹）形状，遍历有效范围内所有平行于参考航迹的序列，并通过相关性准则确定最优的匹配结果。首先，该算法只能修正惯性导航系统的位置误差，而忽略了惯性导航系统的航向误差，匹配精度差；其次，该算法采用遍历的手段进行大范围搜索，匹配速度慢，实时性差。上述两个因素从根本上制约了惯性/地磁导航技术的发展和应用。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于迭代计算的惯性/地磁匹配定位方法，本方法可以同时修正惯性导航系统的初始位置误差和初始航向误差，提高载体定位精度，同时采用迭代算法求解匹配结果，提高载体定位的实时性。

本发明的技术方案是：

一种基于迭代计算的惯性/地磁匹配定位方法：定义匹配位置偏移量和角度偏移量变量，按照匹配位置偏移量和角度偏移量对惯性导航系统的指示航迹进行平移和旋转以构建匹配航迹，建立指示航迹上各点的地磁场特征量测量值与匹配航迹上相对应点的地磁场特征量参考值的均方差约束，迭代计算出匹配位置偏移量和角度偏移量，从而得到最优匹配航迹。

所述迭代计算是以惯性导航系统指示航迹上各个待匹配点对应的位置测量值、地磁场特征量测量值、来自地磁数据库的地磁场特征量参考值为已知参数，计算匹配位置偏移量的增量和角度偏移量的增量，用所述增量对应更新所述匹配位置偏移量和角度偏移量，将更新后的所述匹配位置偏移量和角度偏移量投入到迭代计算的下一循环，直至满足迭代计算的终止条件，用最后得到的所述匹配位置偏移量和角度偏移量对各个待匹配点的位置进行修正，将该修正后的待匹配点位置值作为匹配定位结果。修正后的待匹配点位置值即为最优匹配航迹上的点的位置值。

所述更新优选为线性更新。

迭代计算中所述匹配位置偏移量和角度偏移量的初始值优选为0。

所述地磁场特征量包括总磁场强度、水平磁场强度、东向分量、北向分量、垂直分量、磁偏角、磁倾角及磁场梯度中的一种或多种。

所述地磁场特征量参考值优选为至少包括地磁场强度参考值和地磁场强度的梯度参考值。

迭代计算的终止条件可以是以下任意一种，也可以是两种的组合：条件（1），迭代次数达到预设次数；条件（2），所述匹配位置偏移量的增量和角度偏移量的增量小于预先设定值。

所述基于迭代计算的惯性/地磁匹配定位方法优选包括如下步骤：

步骤1，以惯性导航系统给出的包括当前时刻在内的n个时刻的位置为待匹配点，惯性导航系统给出待匹配点的位置测量值经度和纬度，磁传感器给出待匹配点的地磁场强度测量值，，n为大于2的整数，i=1时对应表示当前时刻；

步骤2，从预先存储的地磁数据库中读取或计算得到对应于待匹配点的地磁场强度参考值、地磁场强度的梯度参考值和，其中表示地磁场强度在经度方向的梯度在第点位置上的取值，表示地磁场强度在纬度方向的梯度在第点位置上的取值；

步骤3，初始化匹配位置偏移量和角度偏移量；

步骤4：更新迭代参数和：

（1）

（2）

其中，

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，，；

步骤5，计算匹配位置偏移量的增量和角度偏移量的增量：

（3）

步骤6，更新匹配位置偏移量和角度偏移量：

（4）

步骤7，判断是否满足终止迭代条件，若满足则停止迭代并跳到步骤8，否则重复执行步骤4-步骤7；