巡航飛行器地磁輔助導航關鍵技術研究.pdf

1、如何在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下實現(xiàn)巡航飛行器的精確定位，是保障其遠程精確投送及其打擊效果的關鍵。在現(xiàn)階段，受到技術水平、地理條件以及國際環(huán)境的限制，巡航飛行器的基本制導方式仍受到很大的制約，有著明顯的局限性和提升空間。地磁導航是一種先進的輔助導航系統(tǒng)。地磁場是呈全球分布的矢量場，并且在近地空間任意位置上所對應的磁場矢量都具有唯一性；同時，它是一種全天候、全地域的無源導航方式，在定位過程中沒有累計誤差，具有豐富的特征量可以應用，可以有效彌補現(xiàn)有導航

2、方法的不足。
　　本文針對傳統(tǒng)方法地磁基準圖制備方法的局限性，提出基于多重分形理論的逐步插值校正基準圖制備方法。首先利用多重分形譜分析方法，對地磁異常場進行多重分形特征的分析。進而在利用克里金法對待求位置進行準確估計的基礎上，在待求位置的鄰域內，利用多重分形理論求解奇異系數(shù)，并對克里金法估計結果進行奇異性校正，同時采用逐層插值、校正的方法，避免了利用較稀疏的數(shù)據(jù)進行奇異系數(shù)計算時造成的參考數(shù)據(jù)不足和估計不準確問題。針對區(qū)域地磁基準

3、圖制備中的邊界效應問題，提出了基于特征匹配的邊界補償方法，對于待補償?shù)膮^(qū)域地磁數(shù)據(jù)集，利用改進的二維經(jīng)驗模態(tài)分解方法對其進行多尺度分解，并確定分解所得各分量的尺度特征。利用整體Hilbert變換方法對小尺度分量進行瞬時特征的求取，通過數(shù)據(jù)塊自采樣和特征匹配的方法對小尺度分量之和進行邊界補償；將大尺度分量相加作為趨勢項，利用三角函數(shù)法進行建模和補償預測。研究中以矩諧分析方法為主要應用對象，驗證了本方法在抑制基準圖制備中邊界效應問題的有效性

4、和優(yōu)越性。針對巡航飛行器巡航過程中產(chǎn)生的和載體姿態(tài)密切相關的航磁干擾場，以及巡航飛行器不便于利用傳統(tǒng)方法進行校準飛行的問題，提出了無校準飛行條件下的載體干擾場模型實時解算方法。首先建立了包含恒定干擾場、感應干擾場和渦流干擾場的統(tǒng)一干擾場模型，根據(jù)慣性系統(tǒng)實時輸出的飛行姿態(tài)參數(shù)以及航磁干擾場的產(chǎn)生機理，通過初始化干擾場模型參數(shù)，分別使用卡爾曼濾波估計方法和粒子群優(yōu)化算法進行了干擾場模型參數(shù)的求解方法研究和驗證；同時探討了通過離線實驗進行載

5、體干擾場模型解算的可行性。針對巡航飛行器內的電磁干擾問題，研究了基于盲源分離的電磁干擾場分離方法。以電磁干擾場、地磁場以及載體機動相關干擾場的獨立性為基礎，根據(jù)電磁干擾場產(chǎn)生的畢奧—薩法爾定理，以及磁傳感器接收到的所有磁場成分的相互關系，建立了地磁場電磁干擾場盲源分離模型，并選擇基于神經(jīng)網(wǎng)絡的盲源分離方法進行電磁干擾場分離，仿真驗證了方法的有效性。針對傳統(tǒng)濾波方法及推廣方法在地磁輔助導航中的局限性，為進一步提高對主導航系統(tǒng)狀態(tài)的估計精度