%b0磁辅助惯性导航系统的数据融合算法

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1、万方数据第15卷第1期2007年2月中国惯性技术学报JoumaIofChineseInertiaITechnolo时Vbl．15N0．1Feb．2007·组合导航技术·文章编号：1005-6734(2007)0l-0047-04地磁辅助惯性导航系统的数据融合算法杨功流1，李士心1，姜朝宇2(1．天津航海仪器研究所，天津，30013l；2．驻43l厂军事代表室，辽宁葫芦岛，125001)摘要：对地磁辅助导航技术的基本原理进行分析，详细介绍了采样卡尔曼滤波算法并将其用于惯性／地磁导航系统的数据融合，即通过设计少量的si鲫a点，并计算这些sigma点通过非线性函数的变换，从而

2、获得滤波值基于非线性状态方程的更新。仿真表明，特别是当系统非线性较大时，采样卡尔曼器性能明显优于扩展卡尔曼滤波器。因此，从某种程度上说，采样卡尔曼滤波可以替代扩展卡尔曼滤波在地磁辅助导航系统中使用。关键词：惯性导航；地磁导航；卡尔曼滤波；匹配算法中图分类号：u666．1文献标识码：ADatafusingalgo“thmingeomagneticaidedINSYANGGong．1iul，LIshi。Xinl，JIANGzhao．yu2(1．Ti柚jjnNaVigationInstnJmentSResearchInstitute，Ti锄jin30013l，ChiIla；2

3、．MilitaryRepresentatiVe0mcein431Facto阱Huludao12500l，China)Abstract：Thetheoryoftllegeomagneticaidedinertialnavigationsystcm(INS)was蚰alyzed．TheunscentcdKaIm觚filtcringwaSintroduceda11dappliedintomeilltcgratedsystem．InunscentedKalmanfilterin岛t11eupdatingoftIlefilteringbaLsedonthenonlinearsta

4、tespaceequationwasrealizedbydesigningafewsigmapoims锄dcalculatirlgnlemmsfomationofthesesigmapoimsVianon-lmearfunction．Thesimulationshows廿latitjsmoreprecise锄dmoreconvenientincomputing，aIldthepe面rmanceofunscentcdKalmanfilterissuperiortomatofextendedone，soitcanbeusedinGeomagneticajdedINS．Key

5、words：inenialnavigationSystem；geomagncticnav追ationSystcm；Kalm柚filtering；matchingalgori廿1m目前，非常规潜艇一般采用以惯性导航为核心的导航系统，但惯性导航系统的误差随时间积累，如不定期修正，就会限制潜艇的应用。虽可采用GPs、无线电和天文导航等信息对惯性导航系统进行校正，但这些方法增加了潜艇被发现的危险性。随着无源导航技术的发展，地磁辅助惯性导航技术的出现为实现这一目标提供了新的技术途径。由于地磁场在全球范围内各点值都不相同，理论上和经纬度是一一对应的，同时某些地区磁场特征也很明显，因

6、此地磁辅助导航成为目前研究的一个热点。利用地磁导航结果对惯导系统进行定时重调，就可以实现潜艇在水下长期隐蔽的目的。地磁导航技术在获取地磁信息时对外无能量辐射，具有良好的隐蔽性，因此可以很好地辅助潜艇惯导系统实现长期高精度水下定位。1地磁辅助惯性导航系统的基本原理地磁导航是指利用地磁图特征与当地即时测量磁特征信息进行匹配导航的过程。地磁场为矢量场，在地球近地空间内任意一点的磁场矢量都不同于其它地点的矢量，且与该点的经纬度存在对应关系。因此，理论上只要精确确定该地点的地磁场矢量即可实现全球定位。惯性／地磁匹配组合导航是由惯性导航系统、地磁传感器、地磁图以及解算计算机等组成，

7、其本质就是在载体运动过程中，传感器获得地磁数据，同时根据惯性导航系统所输出的位置信息，从数字化的地磁图中某一区域内查找相应的数据信息，利用匹配算法进行匹配以获得最佳匹配位置，并利用位置信息校正惯性导航系统。也就是说，将地磁图匹配结果信息作为卡尔曼滤波的观测量对组合导航系统进行滤波，这样就可对惯性导航系统的误差进行抑制从而实现高精度导收稿日期：2006—09—26；修回日期：2006—12—20基金项目：“十一五”武器装备预研项目作者简介：杨功流(1967一)，男，研究员，主要从事惯性导航系统、综合导航系统及无源辅助导航研究。万方数据200