地形辅助导航技术（tan）设计

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1、北京航空航天大学硕士学位论文摘要地形辅助导航技术（TAN）是利用地形高度特征实现精确定位的自主、全天候低空导航技术，它和卫星导航、惯性导航一样，是当今世界重要的军事导航技术，在作战飞机，尤其是无人机、巡航导弹等远程精确打击武器上有着重要的应用，而地形高度匹配方法是地形辅助导航的关键技术之一。本文主要研究了目前比较成熟的两种地形高度匹配方法，即地形轮廓匹配方法（TERCOM）和桑地亚地形辅助导航方法（SITAN）。这两种方法在原理上是不同的，有各自不同的适用范围和一些固有的缺陷。本文对以上两种地形辅助导航方法，尤其是对SITAN方法进行了改进，主要工作包括以下几个部分：1．介绍了数字高程模型技

2、术和地形随机线性化技术，及其对于地形匹配导航的重要意义。利用二维随机过程构建了仿真实验用的模拟地形，同时对地形匹配性能分析方法进行了研究。2．研究了捷联惯导系统的工作原理、基本算法以及惯性器件的误差模型，编写了捷联惯导仿真算法。仿真实验分为加入惯性器件误差与未加惯性器件误差两种情况，对比仿真结果，表明惯性导航系统误差随时间累计而增大，导航精度远不能满足无人机长时间飞行的要求。3．研究了TERCOM方法的工作原理及其优缺点，针对其缺陷引入了衰减记忆地形轮廓匹配方法。4．研究了SITAN方法的工作原理和优缺点，提出利用衰减记忆地形轮廓匹配方法改进SITAN算法。新的地形辅助导航算法克服了一般SI

3、TAN算法对于初始定位误差敏感的缺点，在初始误差较大的情况下定位精度仍然较好并且可以有效的抑制滤波发散，仿真结果说明该方法的可靠性和适用范围均优于一般的SITAN方法。关键字：地形轮廓匹配导航，桑地亚地形辅助导航，数字高程模型，捷联惯导系统，卡尔曼滤波61北京航空航天大学硕士学位论文0ABSTRACTTerrain-aidednavigation(TAN)isanautonomous,all-weatheranlowaltitudenavigationtechniqueofusingvariationsofterrainelevationbelowaircraftstoproduceapos

4、itionestimationwhichcanbeveryaccurate.LikesatellitenavigationandInertialNavigationSystem(INS),TANhasmanyimportantapplicationsinnavigationoflong-range,autonomous,andprecision-strikeweaponssuchasmodernaircrafts,unmannedaircraftvehicles(UAV),andcruisemissiles.TerrainElevationMatching(TEM)strategyisone

5、ofthekeytechniquesinTAN.Thisdissertationresearchestwowell-roundedstrategiesofTAN,whichareTerrainContourMatching(TERCOM)andSandiaterrain-aidednavigationsystem(SITAN).Thesetwostrategyaredifferentinprincipleandapplicationrange,alsotheyhavesomeinherentlimitation.Theinvestigationsofthispaperfocusonimpro

6、vementofthetwostrategies,especiallyontheimprovementofSITAN.Themainworkofthisdissertationhas5aspectsasfollow:Firstly,thispaperintroducestwotechnologies,digitalelevationmodel(DEM)andterrainrandomlinearizationwhicharekeytechnologiestoTEM.Thesimulateddigitalmapsareproducedbycomputeronthebasisofthatthet

7、wo-dimensionalstatisticalmodelofterraincanbedescribedbyplanarnon-stationaryrandomprocess.Themethodtoevaluatetheterrainmatchingperformanceisalsodiscussed.Secondly,theStrapdownInertialNavigationSystem(SINS)wo