[发明专利]一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法

说明书

技术领域

本发明属于地磁导航技术领域，涉及一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法。

背景技术

惯性导航系统(INS，Inertial Navigation System)是目前大多数导航设备都会选择的一种导航手段，它是一种自主式的导航技术，即导航定位过程中不接收外来信息的同时也不向外辐射信息。INS具有输出数据平稳和短时间内稳定性好等优点，但是由于INS在进行导航定位时，采用的是递推计算，从而使得其导航误差会随着时间的增加而积累。因此，需要定期采用其他辅助手段对其航迹进行误差修正，否则会导致导航定位精度的降低。地磁匹配导航通过利用地球磁场所提供的天然坐标系，能够完成无源自主导航定位，具有良好的隐蔽性，并且可以消除INS航迹的累积误差。

在地磁匹配导航中不可缺少的核心技术是地磁匹配导航算法，匹配算法的性能对最终的导航定位精度和导航效率有直接影响。地磁匹配ICCP算法是目前地磁匹配导航技术中最为重要的一种匹配算法。但ICCP算法中的刚性变换运算只修正INS航迹的旋转误差和平移误差，并没有修正因航迹形变而造成的缩放误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法，在能够修正航迹旋转和平移误差的基础上，还能够修正由于航迹形变造成的缩放误差。

本发明所采用的技术方案是，一种基于Procrustes的地磁匹配导航方法，包括以下步骤：

步骤1，由惯性导航系统获取载体的指示航迹序列H和真实航迹序列L的序列值，分别记为(x_i,y_i,z_i)和(X_i,Y_i,Z_i)；同时，利用磁传感器测得磁场值序列，记为m_j，i表示指示航迹序列H和真实航迹序列L中采样点的编号，j表示磁场值序列中的磁场值编号；

步骤2，将指示航迹序列H作为待匹配航迹序列H_C，然后根据磁场值序列m_j在地磁参考图上生成磁场值等值线，并在等值线上提取最近点序列P，将最近点序列P作为匹配目标；

步骤3，寻找最优参数，将待匹配航迹序列H_C与匹配目标进行匹配；

步骤4，根据最优旋转矩阵R、最优缩放因子系数λ和最优平移向量S计算得到匹配后的指示航迹序列，则将指示航机序列匹配到匹配点序列。

本发明的特点还在于，

步骤3中寻找最优旋转矩阵R、最优缩放因子系数λ和最优平移向量S的过程为：

步骤3.1，设置迭代次数k，并计算第k次的旋转矩阵R、缩放因子系数λ和平移向量S；1≤k≤N，k取整数；

步骤3.2，根据旋转矩阵R、缩放因子系数λ和平移向量S对待匹配航迹序列H_C进行更新，将待匹配航迹序列H_C更新后，记为H_Ck；

H_Ck＝HR^Tλ+S^T；

步骤3.3，将旋转矩阵R、缩放因子系数λ和平移向量S代入以下误差值E的函数式中：

E(P,H)=Σj=1n||Pj-(HRTλ+ST)||2;]]>