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第1章 绪论 1

1.1 无人机地磁辅助定位 1

1.2 无人机地磁辅助导航系统工作原理和关键技术 3

1.2.1 地磁辅助导航系统的工作原理 3

1.2.2 地磁辅助导航系统的关键技术 5

1.3 地磁辅助导航技术的国内外研究现状 8

1.3.1 地磁辅助导航系统的发展现状 8

1.3.2 辅助导航技术研究现状 10

第2章 地磁匹配问题综合分析 16

2.1 地磁场和地磁特征 16

2.1.1 地磁场和地磁场模型 16

2.1.2 地磁特征 18

2.1.3 实时地磁异常数据的获得 19

2.2 地磁匹配研究框架和性能评估标准 20

2.2.1 地磁匹配原理 20

2.2.2 地磁匹配研究框架 21

2.2.3 地磁匹配性能评估标准 24

2.3 地磁匹配算法中重要参数的选取原则 25

2.3.1 不确定域的选取 26

2.3.2 网格量化值 27

2.3.3 采样频率的选取 28

2.4 地磁匹配长度估计方法 29

2.4.1 匹配长度与虚定位分析 30

2.4.2 基于逐点迭代的匹配长度估计算法 32

2.4.3 仿真验证 35

2.5 本章小结 37

第3章 无人机地磁匹配定位算法及快速检索策略 38

3.1 地磁匹配模型研究 38

3.1.1 纯平移模型 39

3.1.2 地磁匹配仿射模型 40

3.2 基于等值线约束的地磁匹配算法 42

3.2.1 等值线约束匹配 43

3.2.2 匹配算法对地磁测量中随机常值的估计 46

3.2.3 仿真验证 48

3.3 迭代多尺度地磁匹配算法 51

3.3.1 迭代多尺度匹配策略 51

3.3.2 匹配算法细节处理 53

3.3.3 仿真验证 56

3.4 基于约束粒子群的地磁匹配算法 58

3.4.1 粒子群优化算法 58

3.4.2 约束粒子群优化搜索 59

3.4.3 仿真验证 62

3.5 基于检索值的分块插值等值区域快速检索策略 66

3.5.1 IP检索算法 67

3.5.2 改进的分块IP检索算法在地磁等值域提取中的应用 68

3.5.3 仿真验证和结论 72

3.6 本章小结 75

第4章 模糊匹配条件下的组合导航算法 76

4.1 模糊匹配现象及组合导航算法分析 76

4.1.1 模糊匹配成因分析 76

4.1.2 模糊匹配条件下组合导航算法分析 78

4.2 “最优”修正组合导航算法 79

4.2.1 基于阈值参数约束的最优修正策略 79

4.2.2 有效观测待选集的获取 81

4.2.3 仿真验证和分析 82

4.2.4 结论 86

4.3 基于PDAF的加权修正算法 86

4.3.1 PDAF的基本框架 87

4.3.2 基于PDAF的地磁辅助导航算法 89

4.3.3 仿真验证 92

4.3.4 结论 95

4.4 基于混合高斯模型的地磁辅助导航算法 95

4.4.1 非线性滤波模型和非线性估计理论 96

4.4.2 混合高斯滤波器 97

4.4.3 地磁辅助导航中的混合高斯逼近方法 99

4.4.4 仿真验证和分析 103

4.5 三种修正算法的性能比较 104

4.5.1 最优修正与PDAF修正的比较 104

4.5.2 PDAF修正与混合高斯算法的比较 109

4.5.3 算法比较结论 111

4.6 本章小结 111

第5章 无人机地磁辅助导航中的序贯滤波算法 113

5.1 基于约束线性化EKF的组合导航算法 113

5.1.1 EKF模型细化 114

5.1.2 约束线性化EKF 116

5.1.3 仿真验证 121

5.2 基于边缘化粒子滤波的组合导航算法 125

5.2.1 问题提出 125

5.2.2 粒子滤波算法 125

5.2.3 边缘化粒子滤波算法及其在地磁辅助导航中的应用 130

5.2.4 仿真验证和分析 133

5.3 本章小结 136

第6章 地磁辅助导航策略研究和系统实验验证 137

6.1 组合导航策略设计 137

6.1.1 间歇式组合导航策略 137

6.1.2 多频率组合导航策略 138

6.2 地磁辅助导航原理样机 139

6.3 实验验证 140

6.3.1 实验简介 140

6.3.2 地磁匹配算法实验验证 140

6.3.3 模糊匹配条件下的组合导航算法验证 143

6.3.4 序贯组合导航实验验证 144

6.3.5 间歇式组合导航实验结果和分析 145

6.3.6 多频组合导航实验结果和分析 148

6.3.7 实验分析和总结 149

6.4 本章小结 150

第7章 总结与展望 151

7.1 内容总结 151

7.2 研究展望 152

附录A 常用坐标系 153

附录B 组合导航系统状态方程 154

附录C 贝叶斯估计公式推导 158

参考文献 160