一种基于mad的地磁匹配导航方法

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1、processing.Inthismethod,geomagneticsignalsnearthecarrierareobtainedinrealtimeandcollectedinsequence.Thedetectionsequenceisusedasthematchingtemplate,theMADcorrelationcalculationbetweenthedetectionsequenceandeachlocationinthegeomagneticdatabaseiscarriedouttoobtainthegeomagneti

2、cintensityvalue,thepointwiththeminimumvalueofabsolutedifferencesummationisthebestmatchingpointsofthecurrentvehiclelocation.Simulationresultsshowthattheproposedmethodhashigherpositioningaccuracy,sharpcorrelationpeaksandbetterdynamicpositioningeffect.Keyword：minimumabsolutedev

3、iationalgorithm(MAD);geomagnetismnavigation;templatematching;Received：2017-06-140引言地磁导航具有无源、无辐射、全天时、全天候、全地域、能耗低的优良特征，在近些年获得了快速的发展。尤其在军事领域，与卫星导航等有源制导和导航方式相比，使用地磁制导的导弹、无人机等武器装备抗干扰性能更强，突防能力更突出。因此，地磁导航技术越来越成为学术界关注的对象和世界上主要军事人国重点资助的研宄方向。按照地磁数据处理方式的不同，地磁导航分为地磁匹配与地磁滤波两种方式。地磁滤波在等磁线变

4、化较为丰富的区域用于修止导航偏差较为有效，但是对初始误差要求较高;地磁匹配导航虽然需要存储大量的地磁数据，但是导航不存在误差积累，具有较高的匹配精度和捕获概率，是一种较方便灵活的匹配方式111。基于此，本文充分发挥地磁匹配导航方式的优点，并引入在图像处理领域广泛采用的互相关匹配概念，提出一种棊于二维最小绝对差累加和算法（MAD）的地磁匹配异航方法，该方法通过地磁传感器实时采集运载体附近的地磁信号获取地磁检测序列，将检测序列作为匹配模板在地磁数据库中进行MAD相关计算，获取每一点的地磁强度量值绝对差累加和，地磁数据库中绝对差累加和最小点的位置就是

5、运载体当前坐标的最佳匹配点，由此可获取运载体当前的位置信息。1地磁匹配导航系统架构地磁匹配导航系统架构如图1所示。地磁辅助导航系统由磁传感器、数据处理组件、存储器、供电单元及其他相关辅助电路组成。磁传感器选用飞思卡尔或霍尼韦尔等公司的成品元器件;存储器作为地磁数据库，存储B标区域的地磁图;数据处理组件采集磁传感器输出的各向场强等地磁数据，进行野值剔除及滤波处理，获取地磁检测序列，然后与从电子盘读取的地磁数据库进行MAD相关匹配处理，当检测序列与地磁数据库中的地磁信号特征匹配时，输出位置等相关导航参数到信息融合处理单元。2基于MAD算法的地磁匹配

6、导航过程地磁匹配导航的流程如图2所示。图2地磁匹配导航流程图下载原图(1)地磁匹配特征量选取方法根据获取的地磁导航应用区域的采集样本，对总磁场强度F(XI)、水平强度H(X2)、东向强度Y(X3)、北向强度X(X4)、垂直强度Z(X5)、磁偏角D(X6)和磁倾角1(X7)7个指标进行K-means初步聚类分析，然后对K个聚类进行主成分分析，依据特征值大于1的原则，提取各自的主成分，从而得到最终的地磁匹配特征量m。(2)地磁信号去噪及滤波预处理根据海洋、沙漠、森林、城市等不同应用场景不地磁杂波以及人为因素对地磁信号的影响情况，选用维纳滤波、Kal

7、man滤波等算法进行噪声去除及滤波预处理。(3)基于MAD算法地磁匹配导航处理MAD是一种简单而有效的图像相关匹配算法，但在图像匹配过程中，由于不同天气条件下光照情况不同，不同季节地表覆盖物的灰度不同，以及山地、建筑物的相互遮挡等因素影响，实时获取的图像与基准参考图在灰度和位移特征等方而具有显著差异，从而影响匹配精度和可靠性位1。而地磁匹配则不受这些因素的影响，因此将MAD算法用于地磁匹配导航具有重要的工程和实用价值。设S,,、代表地磁数据库中某点的磁场强度值，M,,、代表当前检测模板序列中该点的磁场强度，模板人小为MXM。MAD算法的思想是，

8、将模板在地磁图内滑动，在每个位置处求取磁场强度Sh』与j的绝对差：由此得到整个检测区域的一个相关曲面，整个相关曲面最小值所在的位置就是匹配点。(1)地