基于非线性滤波的水下地形辅助导航方法

为了解决水下航行器惯性导航误差随时间积累问题,利用地形辅助导航技术进行导航位置修正。由于水下地形的非线性,对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)3种非线性滤波方法的水下地形辅助导航算法进行研究。针对传统基于单波束声纳量测模型在小起伏地形区域导航精度低、易发散问题,从提高量测地形信息量角度,建立了基于多波束测深声纳的量测模型。使用多波束实测地形数据进行仿真试验,结果表明:无论在粗糙地形区域还是较平坦地形区域,多波束量测模型有效缓解了3种方法易发散问题,提高了导航精度。     

利用改进泰勒级数法对磁异常场进行向下延拓

基于高精度的磁异常场垂向导数,提出采用改进泰勒级数法实现磁异常场的向下延拓。通过仿真试验数据对提出的向下延拓方法进行了验证,结果表明,该方法可实现磁异常场稳健向下延拓,其计算精度要优于目前常用的傅里叶变换法和常规泰勒级数法计算精度。     

水下目标磁异常强度与质量磁化强度分析

提出水下磁性目标的磁异常强度和磁化强度计算模型,分析几种典型水下目标的磁异常强度和磁化强度,为水下磁探测技术设计、水下目标磁定位和磁异常定性分析提供了理论依据。     

基于罗经/DVL/水声定位系统的水下组合导航方法研究

针对基于罗经/DVL航位推算系统位置误差积累的问题,研究基于罗经/DVL/水声定位系统的水下运载体组合导航定位方法,设计了组合导航方案,建立了基于航位推算系统的误差方程,在此基础上引入水声定位系统的位置量测信息,设计了卡尔曼滤波器,实现了罗经/DVL/水声定位系统的信息融合。最后对研究的方法进行了计算机仿真和半物理仿真实验。实验结果表明,该方法抑制了航位推算系统位置误差发散,且减小了水声定位数据波动幅度,实现了水下运载体的高精度导航定位。     

微分有限元海缆磁异常探测方法研究

海缆在长久的电力信息输送过程中,损坏故障等突发事故经常发生,研究海缆在地磁背景下环境周围产生磁异常扰动信号,确定海底海缆轨迹和埋设深度,能够在突发状况之后迅速针对该区域内的海缆进行定位,及时对海缆进行维修。基于微元磁偶极子有限元仿真建立海缆磁场模型,探究了检测距离(D_CPA)、海缆长度(L)、背景磁场对海缆磁异常特性的影响规律。通过研究可知：D_CPAD_CPA>L时衰减指数约为–2.8,D_CPA>3L时衰减指数约为–3;D_CPA固定时,海缆磁异常随长度明显增加到一定程度会趋向稳定,信号发生畸变;背景磁场分量改变不仅可能改变海缆磁异常信号的强度,还可能改变其信号波形特征。     

基于泰勒级数展开的低纬度磁异常化极方法研究

为有效解决低纬度地区磁异常资料化极处理过程中存在沿垂直于磁偏角方向放大、拉伸高频干扰等问题,进而提高磁资料解释的精度,在总结前人提出的低纬度磁异常化极方法原理的基础上,对化极转换因子进行改造,提出基于泰勒级数展开的低纬度化极法。经单模型、多模型正演数据验证和实测数据应用分析,该方法在低纬度区域化极结果准确、可靠、精度更高,有效消除磁异常沿垂直于磁偏角方向拉伸的现象。本文提出的方法明显改善了低纬度地区磁异常化极效果。     

GPS/磁罗经导航系统应用研究

以HMR3000磁罗经和BeeL ine GPS组成组合导航系统,对系统功能和其中的关键难题进行了研究。推导了HMR3000误差模型,根据误差模型与BeeL ine GPS系统进行最优组合;针对此系统及组合算法,进行了一系列的试验测试。试验数据表明,组合导航系统在天线基线长度大于5m时,航向误差小于0.05°,其精度优于单独的BeeL ine和HMR3000;并解决了该组合系统航向连续性等难题。     

磁异常检测方法研究现状及发展趋势

作为一种被动检测目标的方法,磁异常检测方法凭借其隐蔽性能好和抗干扰能力强的优势受到广泛的关注,磁异常检测方法不断涌现,应用范围也不断扩展。从信号特征选取的角度综述了2类磁异常检测方法的原理,详细阐述了以OBF（标准正交基）、MED（最小熵）、HOC（高阶过零）3种检测方法为代表的磁异常检测方法研究现状,分析了接下来的研究方向,为磁异常检测研究提供参考。     

总磁异常△T与油气田火山岩展布研究

东海某油气田研究区分布有火山岩。鉴于火山岩具有磁性这一特征,基于总磁异常△T成果,采用总磁异常△T变倾角化极技术、小波多尺度分解技术,研究了火山岩在该区的展布与厚度。研究结果表明,具备必需的物性、磁性体分布规模等条件,在油气田开发中采用磁测成果研究磁性体展布是可行的。     

南海磁异常场分区研究──应用人工神经网络方法

首次提出用人工神经网络理论处理磁测资料，进行磁异常场分区的定量计算方法。并将该方法应用于南海研究。该方法将研究区域划分为若干统计单元，确定各统计单元中的特征变量、选择标准模型，并对BP神经网络进行训练。用学习成功的网络识别、分析整个研究区的磁异常场，从而将南海的磁异常场划分为12个特征区。     

地磁模型与地磁导航

分析了地磁模型研究现状,阐明了地磁模型描述方法,研究了利用地磁模型开展地磁导航的技术原理,论述了地磁导航的军事价值,为我国开展地磁导航应用研发提供技术依据。     

磁法延拓在地磁背景场匹配中的应用研究

在浅海地区,由于复杂的地磁背景场会对航空磁异常探测(MAD)造成影响,导致目标识别的虚警率过高。为了降低虚警率,需要将地磁背景场从飞机探测的磁场中剥离出来。文中使用的地磁背景场通过船磁测量获得。但是MAD和船磁测量不在同一个高度/平面内,需要通过磁法向上延拓的方法,将船测磁场向上延拓到飞机飞行高度。基于海上磁测数据,通过磁法向上延拓的方法,获得飞机飞行平面内的地磁背景场,然后将实际飞行的磁测数据减去地磁背景场来完成地磁匹配,最终达到降低MAD信号识别输出虚警的目的。     

基于卡尔曼滤波的INS／USBL水下导航系统模型研究

简述惯性导航技术(INS)和超短基线定位技术(USBL),并分析了各自的优缺点.为了满足深海作业对导航定位高精度、高数据更新率的技术需求,提出基于卡尔曼滤波技术(Kalman Filter)实现INS和USBL的融合集成,研究了系统模型,进行了水下定位试验,给出了误差分析结果,证明了模型的可靠性.     

基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方法

单一导航系统无法满足水下运载体高精度、高可靠性的导航需求,文中根据常用水下导航系统的特点,提出基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方案,设计了以惯导系统(INS)为主参考系统,声学定位系统/深度计、多普勒计程仪(DVL)、罗经为子参考系统的联邦滤波器,并进行了仿真研究。结果表明文中设计的滤波器能有效融合各个传感器的导航信息,实现水下运载体高精度导航定位,并具有一定容错性。     

重力辅助惯性导航的匹配算法初探

对重力辅助惯性导航技术的基本原理进行了分析,将采样卡尔曼滤波算法用于重力图形匹配。滤波通过设计少量的Σ点,并计算这些Σ点的经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性状态方程的更新,较广义卡尔曼滤波具有计算精度高、便于计算的特点。     

Underwater Navigation Based on Real-Time Simultaneous Sound Speed Profile Correction

Precise sound speed profile (SSP) information is critical when using sonar for underwater terrain navigation. Nevertheless, acquiring SSP information in real-time is difficult, especially in underwater navigation environment. To account for this problem, this paper presents an underwater navigation method that applies real-time SSP correction to the terrain measurements. The method uses a probe to measure the surface sound speed simultaneously. Meanwhile, redundancy of topographic measurement data is exploited to derive the equivalent SSP information. The acquired equivalent SSP is updated continuously with particle filter algorithm. The terrain measurements can be corrected in real-time with the equivalent SSP to improve the performance of underwater terrain navigation. By removing the impact of inaccurate SSP from the terrain measurements, the proposed method can achieve precise and robust underwater navigation result without using an underway-profiling instrument. Simulated results confirm the good performance of the proposed method.     

车辆导航系统中地图匹配新算法

根据网格思想将道路网络进行分块并融合GPS所提供的定位数据,利用车辆行驶的位置、方向和实际道路网络的拓扑特性,提出一种快速实用地图匹配算法。使GPS数据实时地与G IS地图数据匹配,有效地提高车辆导航的定位精度。     

基于ICCP匹配算法的海底地形匹配辅助导航

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向,采用ICCP算法作为对准匹配算法,利用实测地形数据和已知地形数据库,进行仿真计算,修正惯性导航系统累计误差,得到水下载体的最佳匹配位置,以提高水下载体的导航精度。     

基于GPS的水下导航算法误差仿真研究

首先介绍了水下导航算法,采用GPS和水下参量测算相结合的方案,即当运行器在水下运行时,利用电子罗盘测量运行器的相对航向,水流传感器测算运行器的相对速度大小,利用学习阶段计算出海水流速,在水下运行器潜行时进行船位推算导航,用GPS精准的定位信号进行导航误差的校正。此算法精度的高低很大程度上取决于用来进行水下参量测算的传感器和用来方位校准的GPS。文中从各个传感器的误差着手,通过模拟仿真详细分析了电子罗盘、水流传感器和GPS的误差对导航精度的影响,对工程应用具有实际的指导意义。     

北斗卫星导航系统定位精度分析

为了对北斗卫星导航系统单点定位精度进行分析,考虑到北斗星座中三种异质卫星对应的观测量精度不同,采用加权定位法进行解算,实测结果表明,系统水平定位精度优于5m,高程方向优于10m,东向方向定位精度最高,系统可以满足亚太区域导航需求。