[发明专利]一种基于地磁信息熵和相似性度量的综合地磁匹配方法

摘要

本发明公开了一种基于地磁信息熵和相似性度量的综合地磁匹配方法，包括如下步骤：1、采集航行器当前位置(x,y)的地磁场强度；2、在地磁数据库中获取覆盖(x,y)的地磁图，以覆盖(x,y)的区域A计算(x,y)处的地磁信息熵H(x,y)，根据H(x,y)判断(x,y)是否处于适配区域；3、设置网格数量为M×N的待匹配航迹模板T和搜索区域S，在地磁数据库的地磁图上对模板T做相似度匹配，得到与模板T相似度最大的子图R；4、对子图R进行克里金插值，得到高精度、小比例尺的地磁图Map；在地磁图Map上进行迭代求解出航行器当前位置的匹配值。该方法利用模糊的相似算法，选定匹配区域，再利用精确的相关算法获得最佳匹配点，降低了干扰噪声对匹配定位精度的影响。

主权项

1.一种基于地磁信息熵和相似性度量的综合地磁匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以频率fs采集航行器的位置与对应的地磁场强度并记录，设当前位置(x,y)的地磁场强度为F(x,y)，x,y分别为惯导系统输出的航行器当前经度和纬度坐标；(2)在地磁数据库中获取覆盖位置(x,y)的地磁图，以覆盖(x,y)且大小为Ax×Ay的区域A计算(x,y)处的地磁信息熵H(x,y)：其中，Ax,Ay分别为区域A的经度跨度和纬度跨度；△x、△y分别为地磁数据库中一个网格的经度跨度和纬度跨度；为向上取整运算符；f(i,j)为区域A覆盖范围内网格点(i,j)处地磁数据中的地磁场强度值；根据(x,y)处的地磁信息熵H(x,y)判断航行器当前位置(x,y)是否处于适配区域，判断逻辑为：BOOL＝H(x,y)＜Hth其中Hth为地磁信息熵适配的阈值；如果BOOL＝1，当前位置点(x,y)为适配区域，则转至步骤(3)做进一步的匹配；如果BOOL＝0，当前位置点(x,y)为非适配区域，则将惯导系统输出的位置(x,y)作为航行器当前的位置；(3)设置网格数量为M×N的待匹配航迹模板T，初始化模板T中每个网格的值为0；将模板T以与地磁数据库中的地磁图相同的比例尺映射到地磁数据库中的地磁图上，得到区域ST，ST的位置设置为覆盖航行器当前位置(x,y)，且可以覆盖步骤(1)中惯导系统采集的最近多个位置点；将区域ST中航行器位置点与模板T的网格点对应，并修改模板T中对应网格的值为步骤(1)采集的地磁场强度；以位置点(x,y)为中心、经度跨度和纬度跨度分别为αAx,βAy的区域作为搜索区域S，在地磁数据库的地磁图上对模板T做相似度匹配，得到大小为M×N、与模板T最相似的子图R；α,β分别为大于1的系数；获取航行器当前位置(x,y)在子图R中的对应位置(x0,y0)；(4)对子图R进行克里金插值，得到高精度、小比例尺的地磁图Map；初始化迭代次数k＝0，迭代初始状态v0＝(x0,y0)；设置迭代精度阈值θ和迭代最大次数K；在地磁图Map上进行如下迭代：第k+1次迭代的更新过程为：其中v_k+1为第k+1次迭代的航行器位置预测值，是根据第k次迭代的航行器位置预测值和现有的算法AC(·)对航行器位置所做的估计值，u_k+1是第k+1次迭代与第k次迭代之间的间隔时间内惯导系统给出的航行位移；迭代结束条件为：||vk+1‑vk||<θ或迭代次数k≥K，得到航行器当前位置的匹配值vk+1；此处||·||为求向量模运算符。