巡航飛行器地磁輔助導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、如何在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)巡航飛行器的精確定位，是保障其遠(yuǎn)程精確投送及其打擊效果的關(guān)鍵。在現(xiàn)階段，受到技術(shù)水平、地理?xiàng)l件以及國(guó)際環(huán)境的限制，巡航飛行器的基本制導(dǎo)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(dǎo)航是一種先進(jìn)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。地磁場(chǎng)是呈全球分布的矢量場(chǎng)，并且在近地空間任意位置上所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)矢量都具有唯一性；同時(shí)，它是一種全天候、全地域的無(wú)源導(dǎo)航方式，在定位過(guò)程中沒(méi)有累計(jì)誤差，具有豐富的特征量可以應(yīng)用，可以有效彌補(bǔ)現(xiàn)有導(dǎo)航

2、方法的不足。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)方法地磁基準(zhǔn)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(zhǔn)圖制備方法。首先利用多重分形譜分析方法，對(duì)地磁異常場(chǎng)進(jìn)行多重分形特征的分析。進(jìn)而在利用克里金法對(duì)待求位置進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)的基礎(chǔ)上，在待求位置的鄰域內(nèi)，利用多重分形理論求解奇異系數(shù)，并對(duì)克里金法估計(jì)結(jié)果進(jìn)行奇異性校正，同時(shí)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(jìn)行奇異系數(shù)計(jì)算時(shí)造成的參考數(shù)據(jù)不足和估計(jì)不準(zhǔn)確問(wèn)題。針對(duì)區(qū)域地磁基準(zhǔn)

3、圖制備中的邊界效應(yīng)問(wèn)題，提出了基于特征匹配的邊界補(bǔ)償方法，對(duì)于待補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域地磁數(shù)據(jù)集，利用改進(jìn)的二維經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對(duì)其進(jìn)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(duì)小尺度分量進(jìn)行瞬時(shí)特征的求取，通過(guò)數(shù)據(jù)塊自采樣和特征匹配的方法對(duì)小尺度分量之和進(jìn)行邊界補(bǔ)償；將大尺度分量相加作為趨勢(shì)項(xiàng)，利用三角函數(shù)法進(jìn)行建模和補(bǔ)償預(yù)測(cè)。研究中以矩諧分析方法為主要應(yīng)用對(duì)象，驗(yàn)證了本方法在抑制基準(zhǔn)圖制備中邊界效應(yīng)問(wèn)題的有效性

4、和優(yōu)越性。針對(duì)巡航飛行器巡航過(guò)程中產(chǎn)生的和載體姿態(tài)密切相關(guān)的航磁干擾場(chǎng)，以及巡航飛行器不便于利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行校準(zhǔn)飛行的問(wèn)題，提出了無(wú)校準(zhǔn)飛行條件下的載體干擾場(chǎng)模型實(shí)時(shí)解算方法。首先建立了包含恒定干擾場(chǎng)、感應(yīng)干擾場(chǎng)和渦流干擾場(chǎng)的統(tǒng)一干擾場(chǎng)模型，根據(jù)慣性系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸出的飛行姿態(tài)參數(shù)以及航磁干擾場(chǎng)的產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)初始化干擾場(chǎng)模型參數(shù)，分別使用卡爾曼濾波估計(jì)方法和粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行了干擾場(chǎng)模型參數(shù)的求解方法研究和驗(yàn)證；同時(shí)探討了通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)進(jìn)行載

5、體干擾場(chǎng)模型解算的可行性。針對(duì)巡航飛行器內(nèi)的電磁干擾問(wèn)題，研究了基于盲源分離的電磁干擾場(chǎng)分離方法。以電磁干擾場(chǎng)、地磁場(chǎng)以及載體機(jī)動(dòng)相關(guān)干擾場(chǎng)的獨(dú)立性為基礎(chǔ)，根據(jù)電磁干擾場(chǎng)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(chǎng)成分的相互關(guān)系，建立了地磁場(chǎng)電磁干擾場(chǎng)盲源分離模型，并選擇基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的盲源分離方法進(jìn)行電磁干擾場(chǎng)分離，仿真驗(yàn)證了方法的有效性。針對(duì)傳統(tǒng)濾波方法及推廣方法在地磁輔助導(dǎo)航中的局限性，為進(jìn)一步提高對(duì)主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)精度