小尺度区域下非线性惯性地磁组合导航研究

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1、2014年第2期导弹与航天运载技术No.22014总第331期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.331文章编号：1004-7182(2014)02-0054-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140214小尺度区域下非线性惯性地磁组合导航研究1122赵国荣，黄婧丽，杨飞，林克全（1.海军航空工程学院控制工程系，烟台，264001；2.中国人民解放军91213部队，烟台，264001）摘要：为了降低模型因素引起的导航误差，实现小尺度区域下载体的高精度导航，将矩谐模型代替原有的偶极子地球主

2、磁场模型，作为惯性/地磁组合导航系统的观测方程。同时，考虑到实际环境中复杂的磁场干扰及其未知的统计特性，避免线性化观测方程时计算雅克比矩阵，采用UKF滤波算法设计一种非线性时变噪声估计器，降低磁场干扰带来的影响，提高导航估计的精度。仿真结果显示，该算法提高了组合导航的精度，可以应用在噪声较大的环境中。关键词：矩谐模型；小尺度区域；非线性噪声估计器；惯性地磁组合导航中图分类号：V249.32+8文献标识码：AResearchonSmall-scaleRegionalNonlinearINS/GNSIntegratedNavigation1122

3、ZhaoGuorong,HuangJingli,YangFei,LinKequan（1.DepartmentofControlEngineering,NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity,Yantai,264001;2.The91213UnitofPLA,Yantai,264001）Abstract:Inordertoreducethenavigationalerrorcausedbythemodelfactorsandachievehigh-precisionnavigationinsmal

4、l-scaleareas,theoriginalEarth'smainmagneticfieldmodelcreatedbythedipoleisreplacedbyrectangularharmonicmodelastheINS/GNSintegratednavigationsystemobservationequation.Atthesametime,takingintoaccountthecomplexmagneticinterferenceintheactualenvironmentanditsunknownstatisticalpr

5、operties,toavoidcalculatingtheJacobianmatrixinlinearizingtheobservationequation,theUKFalgorithmisadoptedinthedesignofanonlineartime-varyingnoiseestimatortoreducemagneticinterferenceandimprovetheaccuracyofnavigation.Thesimulationresultsshowthatthealgorithmgreatlyimprovesthea

6、ccuracyoftheintegratednavigation.Itcanbeusedinnoisyenvironment.KeyWords:Rectangularharmonicmodel;Small-scalearea;Nonlinearnoiseestimator;Inertialgeomagneticintegratednavigation0引言由于该模型是在全球尺度上建立的，主要描述了全球地磁导航目前主要有两种方法：匹配导航和滤波地磁场的变化趋势，误差在100~200nT之间，精度较导航。匹配导航不存在积累误差，但是需要在载体上低

7、，影响导航效果。同时，对地磁辅助导航而言，修预存大量的地磁数据，适用性差。而滤波是一种递推正过程并不需要在整个航迹进行，没有必要在过大范的方式，不存在上述问题，只需要事先获得导航区域围下考虑，只需要建立局部小尺度区域下精度更高的的地磁场模型即可，因此相比较匹配导航有更大的优地磁场参考模型即可。局部地磁场模型可以通过纯数势，此时模型的精度直接制约着导航精度。现有的地值拟合或者符合位场理论的方法建立，而局域拟合通磁场模型主要分为两大类：全球地磁场模型和局部地常只能计算插值，外推预报值不可信，边界效应大。[5]磁场模型。全球地磁场模型是将地磁主磁场

8、近似看成此时，使用矩谐模型分析将是一种可行的方法。[1]一个偶极子，利用高斯球谐分析法建立。目前，相关矩谐模型描述了地壳异常场，通常地壳异常场空[2]大部分文献采用