一种改进的地磁平缓区的地磁匹配算法

地磁匹配在磁场特征不明显的区域往往难以得到理想的匹配结果,在分析误匹配原因的基础上提出了一种改进的匹配算法。该算法先基于两个地磁矢量进行粗匹配,进一步缩小搜索范围,然后以地磁信息熵为目标函数,利用粒子群优化算法进行精匹配以提高磁场平缓区的匹配结果。算法尽可能少地引入地磁矢量,又保证了一定的匹配精度,兼顾了地磁基准图制图的复杂性与匹配精度。     

水下地磁导航 技术研究综述

地磁导航作为一种自主导航技术,具有隐蔽性好、稳定、精度高的特点,非常适合潜艇使用.本文阐述了水下地磁导航技术研究的必要性,概要介绍了国内外研究现状和发展趋势,提出了研究涉及的主要内容,并对未来的应用进行了展望.     

基于熵的地磁匹配定位算法

地磁匹配定位是近年来发展起来的新技术,针对地磁匹配定位中的匹配算法问题,引入了熵的概念,定义了地磁信息熵和地磁差异熵,提出了地磁信息熵和地磁差异熵综合的匹配算法,详细分析了其基本原理和实现过程。仿真实验表明,地磁熵算法的匹配误差并不随实时数据测量误差的增加而增加,该算法计算速度快、具有良好的抗测量误差干扰的能力,符合匹配精度和速度的要求。     

利用地球磁场进行弹丸飞行姿态的测试

研究了基于地磁场测试弹丸姿态的工作原理和测试方法;建立了使用地磁传感器测试弹丸姿态的数学模型;给出了某弹丸姿态的实测曲线;提出了地磁传感器实际测试中需要注意的问题,给出了解决这些问题的方法.     

基于地磁模式组的舰船消磁电流调整器

利用泰勒多项式的建模方法建立了地磁模式组 ,该模式组能够满足消磁电流调整器的应用要求 ,且具有很好的稳定性 ,均方根偏差很小 ,实际应用也比较方便 .在此基础上 ,提出了基于地磁模式组的无探头消磁电流调整器 ,该消磁电流调整器具有结构简单、可靠性高、水上水下通用及免除抗干扰调整等优点     

舰船横向消磁技术初步研究

针对消磁站沿地磁东西方向建设时地磁场的补偿问题,研究了横向地磁补偿线圈的布置方案及优化问题,提出了补偿线圈部分交叠放置的布置方法,并采用Powell法对补偿线圈中的补偿电流进行了优化。实验结果表明:线圈交叠放置确实能改善横向地磁的补偿情况,而如果将交叠线圈中的电流作为独立变量分别进行优化时,横向地磁的补偿效果将得到明显的改善。     

基于等值线约束的地磁匹配定位技术

地磁匹配定位是利用地磁图进行定位的方法,位置输出可用于限制惯导系统的误差积累.介绍了地磁辅助导航的原理和发展现状,并重点研究了地磁匹配定位技术.提出了一种基于等值线约束的改进的相关匹配算法,能有效消除导航系统的初始位置误差并能限制匹配过程中惯导系统的积累误差.仿真实验证明该算法能有效地提高相关匹配的实时性,并能把定位精度控制在地磁数据网格间距以内.算法对航向误差具有一定的适应性.     

联邦滤波器的SINS/GNS/DVS水下组合导航

针对现有的水下导航系统不能全面满足AUV导航的需要,为了提高水下航行器组合导航系统长时间远航程的隐蔽性,可靠性及精度,提出了一种基于联邦滤波器的惯性导航系统、地磁导航、多普勒速度声纳的组合导航方案,并采用简化自适应卡尔曼算法对水下航行器组合导航系统进行误差估计,解决了传统卡尔曼滤波容易发散的问题.仿真结果表明,在SINS/GNS/DVS组合导航中采用该算法,提高了定位精度,保证了滤波的快速性,验证了该算法的可行性和正确性.     

粒子束空间传输影响因素及应对方法

全面分析了初始束流分布、发散度、能散度以及地磁场对粒子束空间传输的影响情况,并针对束流长距离传输的静电扩散和地磁偏转效应进行了数值建模及定量的数值仿真研究。结果表明,对于固定束流能量、流强粒子束,可通过增大初始半径削弱粒子束静电扩散效应达到设计要求;通过背景磁场精确预测,可准确控制束流方向精度。可以看出,研究带电粒子束本身的自洽行为以及与外场的作用,对带电粒子束流的产生、传输特性研究及工程化应用都有重要意义。     

基于小波降噪和形态补偿的抗电磁干扰方法

导航载体上电气设备产生的电磁噪声是影响地磁测量精度的主要因素之一.对电气设备产生的电磁干扰特性进行了深入地研究与分析,将电磁干扰噪声分为高频交变磁扰和等效电流磁扰,并根据其不同的特性采用了不同的降噪方法.首先运用小波阈值法消除高频交变电磁噪声,然后提出了以交变磁扰噪声能量分布脊线为参量,建立消影除等效电流磁扰补偿模型的算法.试验证明,该方法不但能起到较好的降噪、平滑效果,而且可以保持真实信号的突变细节,提高了地磁测量的精度.     

载体干扰磁场补偿方法

获得载体航行路径上各点地磁场的精确测量值是地磁匹配导航的前提,而载体上各种干扰磁场的存在会引起磁力仪输出的偏差,影响匹配的精度,因此必须对载体干扰磁场进行补偿。在分析载体干扰磁场特性的基础上,提出利用矢量测量值对地磁场总场值进行补偿的方法。该方法首先根据矢量磁力仪的测量模型得到关于载体磁场参数的非线性方程,然后采用非线性参数估计方法估计出精确的载体干扰磁场系数,最后再利用估计结果对测量值进行补偿。通过仿真对该方法的有效性进行研究,并设计了半实物实验对其实用性进行验证。结果表明采用本文提出的方法补偿后地磁场总场值的测量误差在20nT以内,而且该方法参数估计精度高,应用方便,可以有效地对导航载体干扰磁场进行补偿。     

基于地磁测姿的误差建模及仿真分析

在某型制导弹药的弹道修正过程中,地磁信号是解算滚转姿态的重要信息。针对地磁传感器数据精度不足的问题,建立了系统的地磁误差模型。提出了利用BLMS算法处理实验过程大量的测量数据,并对转台振动及环境干扰形成的随机噪声进行滤波,利用参数补偿法对磁干扰进行处理。仿真结果表明,输出信号能够快速、完整地逼近真实地磁信号。该方法能够更加有效处理实验中的采集数据,提高数据处理的精度和收敛速度。     

壳体材料对地磁传感器测量弹体转速的影响

为消除弹丸壳体材料对地磁传感器测量弹体转速时采集数据的影响,分析了地磁传感器测量弹体转速的原理和数据采集电路的组成.采用铝壳材料和钢壳材料作为弹丸壳体进行数据采集,通过对采集数据的分析,获得了铝壳材料和钢壳材料对采集数据的影响参数.     

地磁匹配算法研究框架和组合匹配策略

以空中无人平台为背景,研究了地磁辅助惯性导航系统。分析了地磁匹配的特点,给出了一维匹配的概念。从特征空间、相似性度量、搜索空间、搜索策略等四个方面对一维匹配进行了分析,建立了一个地磁匹配方法研究的框架。通过简化惯导解算过程,将一维地磁匹配归结为一个带补偿过程的仿射变换,并提出了一种基于等值线约束的组合匹配算法。该算法兼顾了匹配的全局搜索能力和局部定位能力,能在飞行过程中在线进行。在仿真和车载实验中,对算法的匹配精度、速度、适应性进行了分析和验证,检验了算法的有效性和可行性。     

频率域延拓在地磁匹配中的应用研究

针对飞行器地磁匹配导航系统对不同高度基准图的需求,着重研究了位场的频率域向上和向下延拓方法.为了验证延拓方法的精度,基于区域均匀网格化数据对延拓方法进行了验证.结果表明:所选用的向上延拓和向下延拓方法符合飞行器地磁匹配系统基准图的精度要求,延拓精度较高.     

高速旋转弹位置与姿态测量数据分析方法

精确的弹箭位置与姿态测量数据是提高制导弹箭射击精度的基础。通过分析高速旋转弹位置与姿态传感器的量测噪声,采用卡尔曼滤波方法进行误差估计,以提高测量精度。基于高速旋转弹质心运动和角运动方程,建立了系统状态方程;根据全球定位系统和地磁传感器的测量原理,建立了量测方程;以某弹飞行数据为例,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无味卡尔曼滤波(UKF)分别对弹箭的位置和姿态进行最优估计。仿真结果表明,采用上述方法可有效减少系统误差,并使综合误差进一步降低,射程与高度误差均控制在±1 m,攻角和侧滑角误差分别为±0.02 rad和±0.01 rad,可满足工程应用的要求。     

地磁导航旋回法自差校正系数的适用性研究

针对地磁导航系统,从直感式地磁导航系统的自差分析出发,解出直感式地磁导航系统的自差校正公式与舰艇纵横摇倾角之间的关系,并分析了纵横摇测量误差对于最后磁航向的影响,以及在潜艇正常的纵横摇范围内自差校正公式中系数的稳定性,即研究了地磁导航旋回法自差校正系数的适用性以达到提高地磁导航精度的目的。对于舰船地磁导航,尤其是对隐蔽性要求比较高的潜艇,具有现实的指导意义。     

考虑地磁场空间梯度的飞行器磁干扰建模与求解方法

首先,在研究飞行器背景磁干扰模型与小信号模型的基础上,分析了地磁梯度沿纬度与高度的变化规律,分析可知由于飞行器的机动,地磁梯度会对测量结果造成影响;然后,考虑地磁梯度因素,对原有小信号模型求解方法进行了改进：飞行器在四个航向上做小角度的机动飞行,将地磁场沿纬度与高度的梯度作为未知量,与飞行器磁干扰模型中的剩磁参数、感磁参数和涡磁参数一起求解;最后,利用实测试验数据进行了验证,结果表明：考虑地磁梯度的影响与不考虑地磁梯度的影响相比,求解的模型参数可以在细节上进一步提高飞行器背景磁干扰的补偿效果。     

基于磁强计测量的滚转弹药姿态估计

为了实时获得滚转弹药的飞行姿态信息,提出了一种速率陀螺与磁强计组合的姿态测量方案。该方案采用磁强计获得大地磁场强度在弹体三轴的投影及其变化率,结合刚体转动运动模型,利用最优估计技术获得了滚转弹药姿态信息。与单点测量方法相比,最优估计方法综合了测量信息序列,不会出现反三角函数双值失控现象,并可获得更高精度。仿真表明:陀螺无漂移时,俯仰角、偏航角的解算精度小于0.1°;采用低成本陀螺含漂移时,姿态角的解算精度小于0.4°。     

基于地磁场的新型导航方法研究

利用地磁场的特性来寻找一种新型的自主导航方法.通过在飞行器上使用三轴磁强计敏感到当地的地磁场强度矢量,参考国际地磁场模型(IGRF),使用广义卡尔曼滤波算法对飞行器位置进行估计,获取位置信息.仿真验证了这种方法的可行性,并给出了导航精度.