[發明專利]一種INS軌跡約束序列地形匹配算法

有效

• 申請號: 201710425792.0
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107367276B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王可東;朱桐乾;王海涌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種INS軌跡約束序列地形匹配算法，步驟：(1)利用傳統序列地形匹配算法進行連續的地形匹配定位；(2)存儲匹配定位過程中INS定位和地形匹配定位結果；(3)在一次以上的連續匹配定位后，利用本發明提出的INS軌跡約束法，由高程序列相關性和軌跡形狀相關性共同構成匹配準則，進行后續的地形匹配定位。本發明通過利用多次匹配形成軌跡形狀，可有效抑制地形匹配中的定位跳變問題。

技術領域

本發明涉及一種INS軌跡約束序列地形匹配算法，屬于導航技術領域。

背景技術

在基于INS的導航系統中，由于INS誤差隨時間累積的特性，通常需要其他導航方法予以周期性校正，以TERCOM算法(參見Golden J P.Terrain contour matching(TERCOM):a cruise missile guidance aid[J].Image processing for missileguidance,1980,238:10-18.)、ICCP算法(參見Kedong W,Lei Y,Wei D,et al.Research oniterative closest contour point for underwater terrain-aided navigation[J].Structural,Syntactic,and Statistical Pattern Recognition,2006:252-260.)為代表的序列地形匹配算法是與INS組合的常用方法。

序列地形匹配算法的優點在于應用簡便，性能可靠，其缺點是算法的平均定位精度不高，尤其是在連續定位過程中易出現跳變問題。跳變問題是指多次匹配定位后，估計位置已經接近真實位置，但之后的某一次匹配定位又突然產生較大的誤差。跳變問題產生的根源在于地形匹配的相對獨立性，即任意兩次地形匹配的定位誤差之間沒有必然的聯系。

為提高地形匹配的定位精度，眾多算法，如特征匹配、粒子濾波等被提出。上述算法雖然有效提升了定位精度，但相應計算量也大幅增加，嚴重制約了實際工程應用。利用卡爾曼濾波直接組合序列地形匹配和INS定位結果是也是利用INS信息的一種方法，但由于對地形匹配誤差缺乏實時有效的估計方法，濾波并不能實現最優組合，也無法抑制定位跳變問題。

發明內容

本發明技術解決問題：克服了現有序列地形匹配算法中易出現的定位跳變問題，保證了定位誤差的整體收斂性，從而提高了地形匹配定位精度，且該算法計算簡便，便于應用。

本發明的技術要點：

1.軌跡形狀計算方法

變量O和X分別表示INS定位和地形匹配定位，則第k次INS和匹配定位結果可分別表示為O_k＝(O_k,x,O_k,y)^T和X_k＝(X_k,x,X_k,y)^T。第k和第k-1次定位之間，INS提供的軌跡形狀信息可以表示為O_k-X_k-1，地形匹配給出的軌跡形狀信息可表示為X_k-X_k-1。

若從第一次匹配開始統計，則到第k次匹配時，INS提供的軌跡形狀信息可表示為

其中，表示第m次匹配到第k次匹配之間累積的INS形狀信息。

若從第一次匹配開始統計，則到第k次匹配時，地形匹配提供的軌跡形狀信息可表示為

S_M＝[Δδ_k，1 … Δδ_k，k-2 Δδ_k，k-1] (2)

其中，Δδ_k,m＝X_k-X_m，表示第m次匹配到第k次匹配之間累積的匹配形狀信息。