地磁辅助匹配定位关键技术研究
发布时间：2021-05-21 20:51
高精度的定位导航技术是地理测绘、空间探测、武器制导等一系列科研和军事领域的核心技术。惯性导航系统因其在拥有完全自主性、隐蔽性的同时能够为载体提供全面的定位导航信息而成为一种极其重要的载体定位手段。但是惯性导航的原理决定了时间积累误差是其无法避免的缺陷,故无法保证长时间的定位精度。地磁辅助匹配定位技术作为一种地球物理场定位技术,可有效弥补惯性导航系统的不足,是当前导航定位研究领域的热点,具有广阔的应用前景。针对地磁辅助匹配定位技术的难点与问题,本文围绕地磁位场向上/向下延拓技术和地磁匹配定位算法这两个关键技术展开了研究,研究工作主要包括:（1）分析了频域地磁位场向上延拓的误差机理并提出了改进方案频域地磁位场向上延拓算子在离散化采样过程中,算子在空间域出现混叠导致混叠误差。而地磁位场数据在空间域与算子进行周期卷积则会出现边缘效应误差。本文通过对这两种误差的产生机理进行了推导及分析,给出了相应的解决方案:向上延拓最大高度不能超过测线长度的1/10可避免混叠误差;在测线两端增加延拓高度10倍以上的位场延伸数据可克服边缘效应误差。通过仿真和实测数据延拓验证了误差分析改进的正确性。（2）提出一种频...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 地磁辅助匹配定位技术国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 地磁辅助匹配定位关键技术与热点问题
1.3.1 高精度磁测仪器
1.3.2 载体干扰磁场补偿技术
1.3.3 数字化地磁基准图构建
1.3.4 基于地磁场特征量的匹配定位算法
1.4 文章主要内容及章节安排
第2章 地磁位场向上/向下延拓技术研究
2.1 引言
2.2 地磁场基础理论
2.2.1 地磁场构成分析
2.2.2 地磁场描述及地磁模型
2.2.3 地磁场仿真
2.3 地磁位场向上延拓
2.3.1 地磁位场延拓问题数学描述
2.3.2 频域地磁位场向上延拓算法
2.3.3 频域地磁位场向上延拓误差分析
2.3.4 频域地磁位场向上延拓误差改进仿真
2.4 地磁位场向下延拓
2.4.1 频域地磁位场向下延拓算法
2.4.2 频域地磁位场向下延拓迭代正则化算法
2.4.3 频域地磁位场向下延拓迭代正则化算法仿真
2.5 实测数据延拓分析
2.6 本章小结
第3章 基于相关分析的匹配定位算法研究
3.1 引言
3.2 地磁匹配特征量选择
3.2.1 地磁匹配特征量随时间变化稳定性分析
3.2.2 地磁特征量测量可行性分析
3.3 基于相关分析的地磁匹配定位算法
3.3.1 相关分析匹配数学描述
3.3.2 地磁基准图读图匹配区域范围确定
3.3.3 传统相关分析地磁匹配定位算法实现
3.3.4 基于旋转搜索的改进地磁匹配定位算法
3.4 算法仿真分析
3.4.1 传统相关分析匹配定位算法仿真
3.4.2 基于旋转搜索改进匹配定位算法仿真
3.5 本章小结
第4章 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配定位算法研究
4.1 引言
4.2 总场梯度相关理论
4.2.1 总场梯度的概念
4.2.2 载体姿态变化对总场梯度的影响
4.3 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配定位算法
4.3.1 地磁总场及总场梯度信息融合方法
4.3.2 基于地磁总场和总场梯度的双特征量匹配算法实现
4.4 算法仿真分析
4.5 本章小结
第5章 地磁辅助匹配定位搭载实验
5.1 引言
5.2 地磁匹配辅助定位系统实验平台组成
5.2.1 惯性导航系统
5.2.2 磁力仪
5.2.3 载体搭载平台
5.2.4 实验平台集成
5.3 地磁匹配辅助匹配定位搭载实验内容
5.3.1 实验区域地磁基准图测绘及构建
5.3.2 地磁辅助匹配定位实验
5.4 地磁辅助匹配定位实验结果分析
5.4.1 惯导误差及磁测数据
5.4.2 传统相关分析匹配算法定位结果分析
5.4.3 基于旋转搜索的改进匹配算法定位结果分析
5.4.4 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配算法定位结果分析
5.4.5 三种匹配算法定位结果对比
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究工作及结论
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在读期间所取得科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于地磁总场梯度的匹配定位算法[J]. 李鑫,程德福,周志坚. 传感技术学报. 2017(12)
[2]海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究[J]. 王兴,刘莹,王春晖,李保磊,钟山. 海洋通报. 2016(03)
[3]国产航磁全轴梯度勘查系统试验测量[J]. 安战锋,王平,段树岭,刘浩军,王金龙,夏玲燕,王鑫,董丽娜,杨怡. 物探与化探. 2016(02)
[4]基于迭代计算的地磁轮廓线匹配算法[J]. 解伟男,李清华,奚伯齐,黄黎平,王常虹. 中国惯性技术学报. 2015(05)
[5]基于GPS同步的新型低温超导磁力仪[J]. 伍俊,邱隆清,孔祥燕,荣亮亮,谢晓明. 传感技术学报. 2015(09)
[6]基于SQUID自举电路的新型高精度超导磁力仪[J]. 伍俊,荣亮亮,谢晓明. 仪表技术与传感器. 2015(09)
[7]航磁矢量测量姿态坐标变换技术研究[J]. 王一,赵瑜,宗发保,秦佩,程德福. 科学技术与工程. 2015(22)
[8]基于ICCP算法的地磁匹配辅助导航[J]. 康崇,张晓峻,樊黎明. 应用基础与工程科学学报. 2014(03)
[9]航磁全轴梯度数据地质解释优势研究[J]. 郭华,王平,谢汝宽. 地球物理学进展. 2013(05)
[10]水下地磁/惯性组合导航试验分析[J]. 穆华,吴志添,吴美平. 中国惯性技术学报. 2013(03)
博士论文
[1]海域环境下铁磁性载体地磁场矢量差分检测方法研究[D]. 赵塔.吉林大学 2016
[2]地磁测量中载体干扰磁场特性及补偿方法研究[D]. 李季.国防科学技术大学 2013
[3]面向水下地磁导航的地磁测量误差补偿方法研究[D]. 吴志添.国防科学技术大学 2013
[4]铯磁力仪与载体匹配技术研究[D]. 张杨.哈尔滨工程大学 2012
[5]地磁导航关键技术研究[D]. 寇义民.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]地磁场空间延拓方法研究[D]. 房慎冲.山东农业大学 2015
[2]地形辅助导航系统匹配算法研究[D]. 李振.齐鲁工业大学 2015
[3]磁通门磁力仪的设计与研究[D]. 李芳.吉林大学 2014
[4]惯性/地磁/地图组合导航系统研究[D]. 黄斌.南京航空航天大学 2013
[5]地磁异常数据向下延拓算法研究[D]. 马涛.国防科学技术大学 2011
[6]地磁匹配导航算法研究[D]. 吕云霄.国防科学技术大学 2010
[7]水下地磁辅助导航研究[D]. 徐锋.哈尔滨工程大学 2010
[8]基于巨磁阻抗效应的地磁导航研究[D]. 高军科.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3200363
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 地磁辅助匹配定位技术国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 地磁辅助匹配定位关键技术与热点问题
1.3.1 高精度磁测仪器
1.3.2 载体干扰磁场补偿技术
1.3.3 数字化地磁基准图构建
1.3.4 基于地磁场特征量的匹配定位算法
1.4 文章主要内容及章节安排
第2章 地磁位场向上/向下延拓技术研究
2.1 引言
2.2 地磁场基础理论
2.2.1 地磁场构成分析
2.2.2 地磁场描述及地磁模型
2.2.3 地磁场仿真
2.3 地磁位场向上延拓
2.3.1 地磁位场延拓问题数学描述
2.3.2 频域地磁位场向上延拓算法
2.3.3 频域地磁位场向上延拓误差分析
2.3.4 频域地磁位场向上延拓误差改进仿真
2.4 地磁位场向下延拓
2.4.1 频域地磁位场向下延拓算法
2.4.2 频域地磁位场向下延拓迭代正则化算法
2.4.3 频域地磁位场向下延拓迭代正则化算法仿真
2.5 实测数据延拓分析
2.6 本章小结
第3章 基于相关分析的匹配定位算法研究
3.1 引言
3.2 地磁匹配特征量选择
3.2.1 地磁匹配特征量随时间变化稳定性分析
3.2.2 地磁特征量测量可行性分析
3.3 基于相关分析的地磁匹配定位算法
3.3.1 相关分析匹配数学描述
3.3.2 地磁基准图读图匹配区域范围确定
3.3.3 传统相关分析地磁匹配定位算法实现
3.3.4 基于旋转搜索的改进地磁匹配定位算法
3.4 算法仿真分析
3.4.1 传统相关分析匹配定位算法仿真
3.4.2 基于旋转搜索改进匹配定位算法仿真
3.5 本章小结
第4章 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配定位算法研究
4.1 引言
4.2 总场梯度相关理论
4.2.1 总场梯度的概念
4.2.2 载体姿态变化对总场梯度的影响
4.3 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配定位算法
4.3.1 地磁总场及总场梯度信息融合方法
4.3.2 基于地磁总场和总场梯度的双特征量匹配算法实现
4.4 算法仿真分析
4.5 本章小结
第5章 地磁辅助匹配定位搭载实验
5.1 引言
5.2 地磁匹配辅助定位系统实验平台组成
5.2.1 惯性导航系统
5.2.2 磁力仪
5.2.3 载体搭载平台
5.2.4 实验平台集成
5.3 地磁匹配辅助匹配定位搭载实验内容
5.3.1 实验区域地磁基准图测绘及构建
5.3.2 地磁辅助匹配定位实验
5.4 地磁辅助匹配定位实验结果分析
5.4.1 惯导误差及磁测数据
5.4.2 传统相关分析匹配算法定位结果分析
5.4.3 基于旋转搜索的改进匹配算法定位结果分析
5.4.4 基于地磁总场及总场梯度的双特征量匹配算法定位结果分析
5.4.5 三种匹配算法定位结果对比
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 主要研究工作及结论
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及在读期间所取得科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于地磁总场梯度的匹配定位算法[J]. 李鑫,程德福,周志坚. 传感技术学报. 2017(12)
[2]海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究[J]. 王兴,刘莹,王春晖,李保磊,钟山. 海洋通报. 2016(03)
[3]国产航磁全轴梯度勘查系统试验测量[J]. 安战锋,王平,段树岭,刘浩军,王金龙,夏玲燕,王鑫,董丽娜,杨怡. 物探与化探. 2016(02)
[4]基于迭代计算的地磁轮廓线匹配算法[J]. 解伟男,李清华,奚伯齐,黄黎平,王常虹. 中国惯性技术学报. 2015(05)
[5]基于GPS同步的新型低温超导磁力仪[J]. 伍俊,邱隆清,孔祥燕,荣亮亮,谢晓明. 传感技术学报. 2015(09)
[6]基于SQUID自举电路的新型高精度超导磁力仪[J]. 伍俊,荣亮亮,谢晓明. 仪表技术与传感器. 2015(09)
[7]航磁矢量测量姿态坐标变换技术研究[J]. 王一,赵瑜,宗发保,秦佩,程德福. 科学技术与工程. 2015(22)
[8]基于ICCP算法的地磁匹配辅助导航[J]. 康崇,张晓峻,樊黎明. 应用基础与工程科学学报. 2014(03)
[9]航磁全轴梯度数据地质解释优势研究[J]. 郭华,王平,谢汝宽. 地球物理学进展. 2013(05)
[10]水下地磁/惯性组合导航试验分析[J]. 穆华,吴志添,吴美平. 中国惯性技术学报. 2013(03)
博士论文
[1]海域环境下铁磁性载体地磁场矢量差分检测方法研究[D]. 赵塔.吉林大学 2016
[2]地磁测量中载体干扰磁场特性及补偿方法研究[D]. 李季.国防科学技术大学 2013
[3]面向水下地磁导航的地磁测量误差补偿方法研究[D]. 吴志添.国防科学技术大学 2013
[4]铯磁力仪与载体匹配技术研究[D]. 张杨.哈尔滨工程大学 2012
[5]地磁导航关键技术研究[D]. 寇义民.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]地磁场空间延拓方法研究[D]. 房慎冲.山东农业大学 2015
[2]地形辅助导航系统匹配算法研究[D]. 李振.齐鲁工业大学 2015
[3]磁通门磁力仪的设计与研究[D]. 李芳.吉林大学 2014
[4]惯性/地磁/地图组合导航系统研究[D]. 黄斌.南京航空航天大学 2013
[5]地磁异常数据向下延拓算法研究[D]. 马涛.国防科学技术大学 2011
[6]地磁匹配导航算法研究[D]. 吕云霄.国防科学技术大学 2010
[7]水下地磁辅助导航研究[D]. 徐锋.哈尔滨工程大学 2010
[8]基于巨磁阻抗效应的地磁导航研究[D]. 高军科.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3200363
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