[发明专利]基于重力梯度-地形异源数据匹配的导航定位方法

说明书

本发明涉及一种基于重力梯度‑地形异源数据匹配的导航定位方法，属于导航技术领域，解决了现有技术重力导航应用范围和定位精度受限的问题。该方法包括：获得航行器当前位置坐标和所在航线的重力梯度张量序列；提取上述重力梯度张量序列对应的DQL特征；提取航行器当前位置坐标相对地形图中所在航线各地形单元位置坐标的DQL特征；将上述航行器当前位置坐标相对地形图中所在航线各地形单元位置坐标的DQL特征、上述重力梯度张量序列对应的DQL特征进行特征匹配，获得匹配程度最高的重力梯度张量序列中元素；搜索上述元素对应的重力梯度所在位置，根据该位置对航行器当前位置坐标进行修正。实现了重力导航应用范围和定位精度的提高。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种基于重力梯度-地形异源数据匹配的导航定位方法。

背景技术

对于远距离飞行或长期水下航行的航行器而言，惯性导航系统(INS)是其导航的核心设备。然而惯性导航系统的定位误差随时间增加而不断累积，致使其在远距离飞行，或长时间水下航行时必须通过其他辅助导航手段进行周期性校准才能保证其定位精度。常采用天文导航、地形匹配导航、无线电导航和GPS卫星导航等的辅助导航手段进行位置校正，但无线电、GPS卫星导航需向外部辐射信号，容易被探测捕捉，而天文导航、地形匹配的使用条件受限。

为验证重力梯度匹配定位技术的可行性，要求为导航算法模块提供重力梯度实时图和参考图。实时图指的是载体运动过程中传感器在线测量获取的数据，对重力图形匹配而言，传感器为全张量重力梯度仪，其精度已经满足测量微弱空变重力梯度场的需求。参考图是指飞行器/航行器匹配计算机上事先装订好的匹配区数据，参考图的空间分辨率决定了匹配导航的定位精度，参考图的覆盖范围决定了导航系统的工作范围。

目前，重力梯度参考图的获取方法主要有如下两种：第一种方法是依靠地质等部门的实地测量。实测重力数据需要相当的人力、物力和时间，由于主权关系，不可能得到他国的实测数据，并且测量获得的数据不能直接用于导航，需要对这些低密度的、不规则的测量数据进行复杂的校正和处理，因此实测数据的覆盖范围和数据密度远远满足不了潜艇的全球定位导航需求。第二种方法是通过地球重力场位模型(球谐模型)来计算全球重力场，并且借助卫星测量数据和局部实测数据来修正球谐参数，由于地球重力场模型是对地球基本重力场总体最优的近似，难以提供高分辨率的场源细节，无法提供足够的水下导航定位精度。

由于重力梯度参考图制备手段的制约，目前各国均没有满足重力梯度匹配导航技术要求的大范围、高精度、规则化的全球重力场数据，严重制约了重力导航的应用范围和定位精度，导致重力梯度匹配技术只能在小范围内演示验证，无法推广应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于重力梯度-地形异源数据匹配的导航定位方法，用以解决现有技术重力导航应用范围和定位精度受限的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于重力梯度-地形异源数据匹配的导航定位方法，包括如下步骤：

获得航行器当前位置坐标和所在航线的重力梯度张量序列；

提取上述重力梯度张量序列对应的DQL特征；

提取航行器当前位置坐标相对地形图中所在航线各地形单元位置坐标的DQL特征；

将上述航行器当前位置坐标相对地形图中所在航线各地形单元位置坐标的DQL特征、上述重力梯度张量序列对应的DQL特征进行特征匹配，获得匹配程度最高的重力梯度张量序列中元素；

搜索上述元素对应的重力梯度所在位置，根据该位置对航行器当前位置坐标进行修正。