[发明专利]一种基于全连通约束的地磁导航定位方法

说明书

本发明提出一种基于全连通约束的地磁导航定位方法，首先建立导航区域内的地磁数据库；根据设定的运载体起始位置和终止位置，得到起始位置和终止位置的磁场总强，并确定运载体的起始航向角；在每个计算周期内，采集当前位置地磁总强，判断当前位置地磁总强与地磁数据库是否唯一对应，如果唯一对应，则由地磁数据库获取当前位置，否则基于全连通的四点定位方法实现在磁图中唯一确定与目标值匹配的位置作为当前位置；确定当前位置后，判断当前位置与终止位置的距离是否小于一个运动步长，若是则结束导航，否则计算当前时刻的航向角并继续下一计算周期。本发明通过四点定位以保证地磁数据与坐标位置的唯一对应关系，从而提高地磁导航定位的准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于全连通约束的地磁导航定位方法，属于地磁导航技术领域。

背景技术

地磁导航是利用地磁图来实现的一种新型的导航定位技术，地磁匹配算法是地磁导航的核心。地磁匹配算法的本质是一种搜索的导航算法，其基本原理是：在某一个区域内建立地磁数据库，通过固定在运载体上的地磁传感器测量地磁值，并将该地磁信息与存储在计算机中的地磁数据库相匹配，从而获得运载体的具体位置。该技术能够有效地改善传统导航系统技术的缺陷，既能避免惯性导航系统随时间变化存在累积误差从而使得导航精度下降的不足，又能克服卫星导航技术中受环境干扰严重等问题。

地磁匹配算法作为一种重要的地磁导航算法，能够获得相对精度较高的位置信息，而且在一定程度上可以弥补实测数据精度不足的缺陷。可以将二次插值技术应用到地磁匹配算法中，但是通过匹配得到的位置往往由于传感器测得的地磁数据与地磁数据库中的位置不能唯一对应，容易产生较高的误匹配率，从而无法实现准确的导航定位。

发明内容

本发明针对地磁匹配导航过程中，仅使用磁场总强作为唯一的地磁参量时，由于等磁线的存在，会出现地磁值与坐标位置存在不一一对应的问题，基于图论的相关理论，提出了一种基于全连通约束的地磁导航定位方法，通过四点定位以保证地磁数据与坐标位置的唯一对应关系，从而提高地磁导航定位的准确性。

本发明的技术方案为：

所述一种基于全连通约束的地磁导航定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在导航区域内，根据若干已知点的磁场总强，利用插值方法，建立该导航区域内的地磁数据库；

步骤2：在地磁坐标系二维平面内，建立运载体的运动方程为：

其中L＝V×ΔT，表示运载体的运动步长；V表示载体在ΔT时间内做匀速运动的运动速度，ΔT为采样周期；k表示载体运动的某一时刻，θ_k为k时刻的航向角，(x_k-1,y_k-1)为k-1时刻运载体的位置坐标，(x_k,y_k)为k时刻运载体的位置坐标；

步骤3：根据设定的运载体起始位置(x₀,y₀)和终止位置(x_t,y_t)，由步骤1中的地磁数据库得到起始位置和终止位置的磁场总强B₀和B_t，并确定运载体的起始航向角运载体从起始位置(x₀,y₀)按照起始航向角θ₀前进一个运动步长；

步骤4：采集当前位置地磁总强，判断当前位置地磁总强与地磁数据库中的地磁总强是否唯一对应，如果唯一对应，则根据地磁数据库获取当前位置坐标，否则通过以下过程确定当前位置坐标：

步骤4.1：运载体从当前位置开始沿平行于地磁坐标系的坐标轴方向，行走一个边长为的L的正方形ABCD，并得到正方形ABCD四个顶点的地磁总强：B₀,B₁,B₂,B₃；