提出了基于费波纳奇数列调优的最近等值线迭代匹配算法;针对最近等值线迭代匹配只适用于真实航迹位于惯导航迹附近的局限性,提出了相应的改进算法,即先基于相关极值匹配将惯导航迹修正到真实航迹附近,然后再进行最近等值线迭代匹配,以进一步提高修正精度。通过试验区在不同仿真条件下的计算分析表明,惯导导航误差均得到了有效的修正。 ### 水下重力异常最近等值线迭代匹配算法的改进 #### 一、引言 水下重力辅助惯性导航系统是为了解决水下潜器长期、自主、高精度航行的问题而发展起来的一项关键技术。该系统主要包括惯性导航系统(INS)、重力数据库、重力传感器及匹配解算计算机等核心组件。本文主要讨论的是针对水下重力辅助惯性导航系统中的重力匹配算法进行了改进,尤其是针对最近等值线迭代匹配算法(ICCP)存在的局限性进行了研究。 #### 二、重力匹配算法概述 重力匹配算法作为重力辅助惯性导航的核心技术之一,其工作原理是基于水下潜器在航行过程中的重力特征数据与预存的重力数据库进行匹配,从而获得精确的地理位置信息。重力匹配算法大致可分为两类:序列迭代算法和单点迭代算法。前者包括最近等值线迭代匹配算法(ICCP)和相关极值算法等;后者则以桑迪亚惯性地形辅助导航(SITAN)算法为代表。 #### 三、最近等值线迭代匹配算法(ICCP) ICCP算法是一种基于序列相关匹配的算法,它通过比较惯导输出的位置信息与实际重力异常等值线之间的相似度来修正惯导的导航误差。然而,ICCP算法存在一个明显的局限性,即仅当真实航迹与惯导航迹非常接近时才能有效工作。 #### 四、基于费波纳奇数列的调优求解方法 为了克服ICCP算法的局限性,本文提出了一种基于费波纳奇数列的调优求解方法。该方法利用费波纳奇数列的特性来优化搜索过程,从而更高效地找到最佳匹配点。具体来说,这种方法可以通过减少不必要的搜索步骤来提高算法的效率,同时保持较高的精确度。在实际应用中,通过在函数定义区间[a, b]上进行n次试验,利用费波纳奇数列的比例关系找到最优解。 #### 五、改进算法 针对ICCP算法只能在真实航迹与惯导航迹相近的情况下工作的局限性,本文提出了一个改进方案。该方案分为两个阶段: 1. **相关极值匹配**:首先利用相关极值匹配算法将惯导航迹调整到接近真实航迹的位置。这种做法能够快速缩小惯导航迹与真实航迹之间的差距,从而降低后续ICCP算法的复杂度。 2. **最近等值线迭代匹配**:在第一阶段的基础上,再应用改进后的ICCP算法进行精确匹配。此时,由于惯导航迹已经非常接近真实航迹,因此ICCP算法能够发挥出更高的精度。 #### 六、试验计算 为了验证所提出的改进算法的有效性,作者在不同的仿真条件下进行了试验计算。试验结果表明,在各种仿真条件下,改进后的算法都能够有效地修正惯导导航误差,提高了整体导航系统的性能。 #### 七、结论 通过对ICCP算法的改进,不仅解决了其原有局限性,还提高了匹配精度。基于费波纳奇数列的调优求解方法和改进的两阶段匹配算法共同作用下,能够显著提升水下重力辅助惯性导航系统的导航性能。这些研究成果对于推进水下潜器的自主导航技术具有重要的理论和实践意义。未来的研究方向可以考虑进一步优化算法的计算效率以及提高其适应复杂环境的能力。 --- 本文通过对水下重力辅助惯性导航系统中的重力匹配算法进行深入研究,提出了一种基于费波纳奇数列调优的改进ICCP算法,并通过仿真试验验证了其有效性。这项研究为提高水下导航系统的精度和可靠性提供了有力支持。
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