[发明专利]基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法，提出一种利用约束粒子群算法优化估计航路改进的ICCP算法。构建三角形匹配模型，确定估计点的匹配搜索范围，得到约束粒子群算法的一个约束条件；利用不同三角形之间刚性旋转和平移变换得到的矩阵函数，将导航系统累积误差对匹配精度的影响数学化，同时定义不同三角形之间的匹配度原则，得到约束粒子群算法的另一个约束条件；利用约束粒子群优化算法得到匹配三角形和惯性导航指示三角形两质心点之间的最小欧式距离，得到更新点作为下一次循环的确定点，依次迭代，规划出最终航行路径。提高了水下地磁信息的利用率，降低ICCP匹配算法的原理缺陷和惯导累积误差对匹配精度的影响。

技术领域

本发明涉及一种地磁导航匹配算法，尤其涉及一种基于三角形匹配算法改进 的ICCP水下地磁匹配方法。

背景技术

地磁导航是一种基于地理信息的导航方式，相比卫星导航和地形导航等方式， 地磁导航具有无源、无辐射、隐蔽性强、误差不随时间累积等特点，是修正惯性 导航系统累积误差的一种有效方式。最近等值线迭代(ICCP)匹配算法作为一 种水下地磁辅助导航，具有较高的隐蔽性、自主性和全天候性。ICCP匹配算法 仅通过对惯性导航系统指示航迹进行刚性旋转和平移变换来实现最近等深点的 迭代配准，匹配误差将随匹配段惯性导航误差的累积而增加已于实现，且具有较 好的初始航向容错性。在地磁环境稀疏的情况下，足够数量的地磁点可能导致更 长的匹配距离，从而导致轨道误差增加和匹配不准确，但是，距离较短时，匹配 点可能不足以进行精确匹配。因此提出了一种基于三角形匹配算法改进的ICCP 水下地磁匹配方法，减少稀疏地磁环境下惯性导航误差对地磁导航匹配精度带来 的影响，提高地磁导航的精确性和鲁棒性。另外，在最优化问题领域内，传统的 最小二乘算法存在较大的弊端，对于求解非线性问题存在局限，但是广泛应用的 CPSO(约束粒子群算法)从随机解出发，通过迭代寻找最优解，具有实现容易、 精度高、收敛快的优点。如何改进ICCP算法精度，有效减少惯性导航系统造成 误差地影响，是本发明研究的重点。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，提出一种降低ICCP算法精度影响， 提高水下地磁信息利用率，具有更好定位精度和鲁棒性的ICCP水下地磁匹配方 法。

技术方案：一种基于三角形匹配算法改进的ICCP水下地磁匹配方法，包括 以下步骤：

(1)构建三角形匹配模型，根据参考区域中的地磁信息，确定参考地图中 的搜索范围，给出三角形匹配适配度算法，构建三角匹配模型具体包括：

(1.1)磁力计在参考区域中获得三个连续的地磁信息点；

(1.2)在搜索范围内，在地磁等磁线上寻找连续三个合适的匹配点，构成 三角形对应于惯性导航系统指示路径三个连续点构成的三角形；

(1.3)提出匹配三角形适配度算法；

(2)依据磁力计的测量误差和惯性导航系统的导航误差，提出用于解决匹 配三角形的容错能力的三角形刚性变换和旋转方程，给出惯性导航系统指示路径H_i三角形的质心N和校正后的路径X_i三角形的质心M之间的欧式距离，用约束 基于粒子群优化算法在各搜索区域中依次取位置形成参考航迹，解算出适应度航 迹，确定地磁导航路径；

(2.1)构建刚性平移和旋转方程；

(2.2)给出惯性导航系统指示路径H_i三角形的质心N和校正后的路径X_i三 角形的质心M，并给出两点之间的距离，并把航迹上所有对应三角形质心之间 的距离的和作为适应度函数；

(2.3)在各搜索区域中依次取位置点形成数条航路，将每条航路上的位置 点序列作为一个粒子，基于粒子群优化算法使适应度函数的值最小，从而确定地 磁导航航迹。