本發(fā)明涉及一種基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法，屬于慣性地磁匹配定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：地磁場是地球的固有資源，為航空、航天、航海提供了天然的坐標(biāo)系。地磁場為矢量場，在地球近地空間內(nèi)的每一點(diǎn)都不同，并且與該點(diǎn)的經(jīng)緯度存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此，理論上只要確定一點(diǎn)的地磁場矢量即可確定該點(diǎn)的位置。自從上世紀(jì)中期國外學(xué)者提出將地磁場應(yīng)用于導(dǎo)航定位以來，地磁導(dǎo)航成為國際領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。地磁導(dǎo)航具有無源、無輻射、隱蔽性強(qiáng)、無累積誤差等優(yōu)良特征，通常地磁導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一起組合形成慣性地磁匹配導(dǎo)航方法。具備慣性地磁匹配導(dǎo)航功能的載體上同時(shí)安裝有慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和磁傳感器，在載體運(yùn)動(dòng)過程中，慣導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)輸出載體的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，將此輸出軌跡稱為“參考軌跡”，由于慣性儀表存在固有的漂移，故它輸出的“參考軌跡”與載體運(yùn)動(dòng)的真實(shí)軌跡之間存在一定的偏差，所以需要地磁匹配方法來得到更精確的定位信息。在得到參考軌跡的同時(shí)，可由載體攜帶的地磁傳感器得到載體所經(jīng)過位置的地磁信息，把慣導(dǎo)系統(tǒng)得到的參考軌跡、磁傳感器實(shí)時(shí)測量得到的地磁信息以及預(yù)先存儲(chǔ)于載體計(jì)算機(jī)中的地磁圖作為慣性地磁匹配定位方法的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過匹配方法的運(yùn)算可以輸出最終匹配定位軌跡，這就是慣性地磁匹配定位方法。而實(shí)際上，地磁測量很容易受到干擾，當(dāng)載體運(yùn)動(dòng)的過程中，由于干擾的影響或地磁傳感器自身性能的約束，很容易產(chǎn)生一些虛假數(shù)據(jù)點(diǎn)，也即所說的野值點(diǎn)。野值點(diǎn)通常分為孤立型野值點(diǎn)和斑點(diǎn)型野值點(diǎn)，前者是以孤立點(diǎn)的形式出現(xiàn)，后者由于相關(guān)性的影響，使野值成片出現(xiàn)。由于地磁測量數(shù)據(jù)中野值點(diǎn)的存在，會(huì)對(duì)慣性地磁匹配定位的精度及可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，使匹配定位結(jié)果與真實(shí)軌跡存在嚴(yán)重偏差或出現(xiàn)誤匹配的情況。基于以上所述原因，需要提出具備抗野值能力的慣性地磁匹配定位方法。目前地磁導(dǎo)航相關(guān)文獻(xiàn)基本采用將野值剔除后再運(yùn)用地磁匹配定位的方法，野值點(diǎn)剔除時(shí)，需要多次迭代，效率較低，有可能存在無法剔除的野值點(diǎn)，并且在數(shù)據(jù)處理時(shí)，僅將地磁測量數(shù)據(jù)劃分為野值和有效數(shù)據(jù)，而對(duì)于測量誤差不太大也不太小的介于野值和有效數(shù)據(jù)之間的地磁測量數(shù)據(jù)處理能力有限。中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510147032.9(申請(qǐng)公布號(hào)為cn104697523a、申請(qǐng)公布日為2015年06月10日)，名稱為：基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法，該方法能夠校正慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始位置誤差和初始航向誤差，但沒有考慮到實(shí)際地磁測量值中野值的影響，如果匹配過程中地磁測量數(shù)據(jù)中存在野值，算法的應(yīng)用將受到限制。吳美平、劉穎、胡小平在文章“icp算法在地磁輔助導(dǎo)航中的應(yīng)用”中提出了剔除野值點(diǎn)的ransac方法，該方法在剔除野值點(diǎn)時(shí)，需要多次迭代，效率較低，有可能存在無法剔除的野值點(diǎn)，并且在數(shù)據(jù)處理時(shí)，僅將地磁測量數(shù)據(jù)劃分為野值和有效數(shù)據(jù)，而對(duì)于測量誤差不太大也不太小的介于野值和有效數(shù)據(jù)之間的地磁測量數(shù)據(jù)處理能力有限。李安梁、郭才發(fā)、蔡洪在文章“地磁測量數(shù)據(jù)野值的辨識(shí)與剔除”中采用最小二乘b樣條逼近法剔除野值點(diǎn)，剔除野值時(shí)誤判率不為零，會(huì)導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)無法充分利用，同樣在數(shù)據(jù)處理時(shí)，僅將地磁測量數(shù)據(jù)劃分為野值和有效數(shù)據(jù)，而對(duì)于測量誤差不太大也不太小的介于野值和有效數(shù)據(jù)之間的地磁測量數(shù)據(jù)處理能力有限，此外該文只給出了野值剔除的方法并沒有涉及匹配定位。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，進(jìn)而提供一種基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法，步驟如下：步驟1，從慣導(dǎo)系統(tǒng)讀取當(dāng)前時(shí)刻以及前n-1個(gè)時(shí)刻的待匹配點(diǎn)的位置測量值ai和bi，其中ai表示經(jīng)度，bi表示緯度，下標(biāo)i表示不同時(shí)刻，i＝1…n，n為整數(shù)且n＞2，i為1表示當(dāng)前時(shí)刻，通過地磁傳感器獲得當(dāng)前時(shí)刻以及前n-1個(gè)時(shí)刻的地磁場強(qiáng)度的測量值ii；步驟2，根據(jù)慣導(dǎo)系統(tǒng)指示的n個(gè)待匹配點(diǎn)的位置，從預(yù)先存儲(chǔ)的地磁數(shù)據(jù)庫中分別讀取相應(yīng)的地磁場強(qiáng)度的參考值i(ai,bi)、地磁場強(qiáng)度的梯度的參考值ix,i和iy,i，其中ix,i表示地磁場強(qiáng)度在經(jīng)度方向的梯度在第i點(diǎn)位置上的取值，iy,i表示地磁場強(qiáng)度在緯度方向的梯度在第i點(diǎn)位置上的取值；步驟3，引入并初始化經(jīng)緯度誤差、航向誤差m：m＝[δxδyα]t＝[000]t步驟4，根據(jù)公式(1)和公式(2)計(jì)算參數(shù)h和l：l＝-hg(m)(2)其中r為預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)，g(m)＝[g1(m)g2(m)g3(m)]t；qi＝ix,i(ai′cosα+bi′sinα-ai′+δx)+iy,i(-ai′sinα+bi′cosα-bi′+δy)+it,i；ai′＝ai-a1，bi′＝bi-b1，it,i＝i(ai,bi)-ii；ε為調(diào)節(jié)參數(shù)，ε＞0且使ε與處于同一數(shù)量級(jí)；步驟5，根據(jù)公式(3)～(6)計(jì)算參數(shù)k1、k2、k3、k4：k1＝[f(y)]-1|y＝m×l(3)其中步驟6，計(jì)算經(jīng)緯度誤差、航向誤差的增量δm：步驟7，更新經(jīng)緯度誤差、航向誤差m：m＝m+δm(8)步驟8，判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)r，若達(dá)到則停止迭代并跳到步驟9，否則跳到步驟5；步驟9，根據(jù)迭代計(jì)算得到經(jīng)緯度誤差和航向誤差δx、δy和α，將所得結(jié)果代入匹配軌跡與參考軌跡的關(guān)系方程(9)即得匹配軌跡；其中ui為第i時(shí)刻匹配結(jié)果的位置經(jīng)度，vi為第i時(shí)刻匹配結(jié)果的位置緯度。本發(fā)明的方法提高了對(duì)于測量誤差不太大也不太小的介于野值和有效數(shù)據(jù)之間的地磁測量數(shù)據(jù)的處理能力。本發(fā)明基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法，具有較高的定位精度，具備抗野值能力，本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有較大的優(yōu)越性。附圖說明圖1為本發(fā)明基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的框圖。圖2為實(shí)施例1的定位誤差曲線圖。圖3為實(shí)施例2的定位誤差曲線圖。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。我們利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的抗差估計(jì)理論對(duì)抗野值匹配定位方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗差估計(jì)中最關(guān)鍵的是對(duì)權(quán)函數(shù)的設(shè)計(jì)，通常將觀測值的信息區(qū)間劃分為正常觀測值，可利用觀測值與野值觀測值，并根據(jù)這三部分值將權(quán)函數(shù)的權(quán)劃分為保權(quán)區(qū)、降權(quán)區(qū)和拒權(quán)區(qū)，匹配方法的基本效率由保權(quán)區(qū)的觀測值來保證，他們占據(jù)了觀測數(shù)據(jù)的絕大部分，算法的抗野值性由降權(quán)區(qū)來保證，通過拒權(quán)區(qū)來加強(qiáng)。我們以慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的參考軌跡、計(jì)算機(jī)中的地磁圖、地磁傳感器實(shí)測值作為輸入，用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法解算出參考軌跡初始經(jīng)緯度誤差、航向誤差，將解算得到的經(jīng)緯度誤差、航向誤差代入匹配軌跡與參考軌跡的關(guān)系方程即得到匹配結(jié)果。如前所述，由于外界的干擾或地磁傳感器自身性能的約束，實(shí)測地磁數(shù)據(jù)中會(huì)存在野值數(shù)據(jù)，因此我們將利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的抗差估計(jì)理論實(shí)現(xiàn)抗野值匹配定位方法，抗差估計(jì)中最關(guān)鍵的是對(duì)權(quán)函數(shù)的設(shè)計(jì)，通常將觀測值的信息區(qū)間劃分為正常觀測值，可利用觀測值與野值觀測值，并根據(jù)這三部分值將權(quán)函數(shù)的權(quán)劃分為保權(quán)區(qū)、降權(quán)區(qū)和拒權(quán)區(qū)，匹配方法的基本效率由保權(quán)區(qū)的觀測值來保證，他們占據(jù)了觀測數(shù)據(jù)的絕大部分，算法的抗野值性由降權(quán)區(qū)來保證，通過拒權(quán)區(qū)來加強(qiáng)。根據(jù)以上要求，我們用如式(1)所示的權(quán)函數(shù)作為度量函數(shù)：其中，n為從慣導(dǎo)系統(tǒng)讀取的待匹配參考點(diǎn)的數(shù)目，(ai,bi)t為從慣導(dǎo)系統(tǒng)讀取的第i點(diǎn)待匹配參考點(diǎn)，ai為經(jīng)度坐標(biāo)，bi為緯度坐標(biāo)，上式中的(ui,vi)t則為對(duì)應(yīng)于參考點(diǎn)(ai,bi)t的匹配結(jié)果，i(ui,vi)為點(diǎn)(ui,vi)t所在位置在地磁圖中對(duì)應(yīng)的地磁特征值，ii為載體飛行過程中地磁傳感器測量得到的對(duì)應(yīng)于第i點(diǎn)的真實(shí)地磁特征值，ε為調(diào)節(jié)參數(shù)。慣性地磁匹配定位就是在地磁圖中按照慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的參考軌跡形狀進(jìn)行搜索，使上述目標(biāo)函數(shù)(1)取最小值所對(duì)應(yīng)的(ui,vi)t為真實(shí)軌跡的估計(jì)，即為匹配軌跡。為實(shí)現(xiàn)匹配，要求匹配軌跡在參考軌跡附近(慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差不能過大)，即可將匹配點(diǎn)的磁場特征值函數(shù)在參考點(diǎn)附近泰勒展開：其中i(ai,bi)為點(diǎn)(ai,bi)t所在位置對(duì)應(yīng)的地磁圖中的磁場特征值，為地磁特征向量對(duì)經(jīng)度方向的梯度在點(diǎn)(ai,bi)t上的取值，為地磁特征向量對(duì)緯度方向的梯度在點(diǎn)(ai,bi)t上的取值，o2為高階小項(xiàng)。結(jié)合公式(1)和公式(2)，并忽略高階小項(xiàng)可得在不引起混淆的情況下，將公式(3)寫成如下簡化形式：其中，it,i＝i(ai,bi)-ii當(dāng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在初始經(jīng)緯度誤差和初始航向誤差的情況下，易知匹配軌跡和參考軌跡有如下關(guān)系方程：其中，δx表示初始經(jīng)度誤差，δy表示初始緯度誤差，α表示初始航向誤差，(a1,b1)t表示參考軌跡初始點(diǎn)。將公式(5)代入公式(4)，得到匹配軌跡的指標(biāo)函數(shù)：其中ai′＝ai-a1，bi′＝bi-b1。因此基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位問題可轉(zhuǎn)化為尋求δx，δy和α使指標(biāo)函數(shù)(6)取最小值的問題。為使指標(biāo)函數(shù)e取極小值，可分別將指標(biāo)函數(shù)對(duì)自變量求一階偏導(dǎo)數(shù)，并令其為零，即：將公式(6)帶入公式(7)，可得其中：qi＝ix,i(ai′cosα+bi′sinα-ai′+δx)+iy,i(-ai′sinα+bi′cosα-bi′+δy)+it,i(12)可得由δx,δy,α組成的非線性方程組因此基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位問題可以轉(zhuǎn)化為由δx,δy,α組成的非線性方程組(13)的求解問題。將非線性方程組(13)求解得到的δx,δy,α帶入到匹配軌跡和參考軌跡的關(guān)系方程(5)即可得到匹配點(diǎn)坐標(biāo)。上述過程為基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的原理，而實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不需要列寫式(1)所示的度量函數(shù)、不需要推導(dǎo)求得匹配軌跡的過程，只需要求解非線性方程組即可。實(shí)際應(yīng)用可按如下步驟實(shí)現(xiàn)基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位。步驟1，從慣導(dǎo)系統(tǒng)讀取當(dāng)前時(shí)刻以及前n-1個(gè)時(shí)刻的待匹配點(diǎn)的位置測量值ai和bi，其中ai表示經(jīng)度，bi表示緯度，下標(biāo)i表示不同時(shí)刻，i＝1…n，n為整數(shù)且n＞2，i為1表示當(dāng)前時(shí)刻，通過地磁傳感器獲得當(dāng)前時(shí)刻以及前n-1個(gè)時(shí)刻的地磁場強(qiáng)度的測量值ii；步驟2，根據(jù)慣導(dǎo)系統(tǒng)指示的n個(gè)待匹配點(diǎn)的位置，從預(yù)先存儲(chǔ)的地磁數(shù)據(jù)庫中分別讀取相應(yīng)的地磁場強(qiáng)度的參考值i(ai,bi)、地磁場強(qiáng)度的梯度的參考值ix,i和iy,i，其中ix,i表示地磁場強(qiáng)度在經(jīng)度方向的梯度在第i點(diǎn)位置上的取值，iy,i表示地磁場強(qiáng)度在緯度方向的梯度在第i點(diǎn)位置上的取值；步驟3，引入并初始化經(jīng)緯度誤差、航向誤差m：m＝[δxδyα]t＝[000]t步驟4，根據(jù)公式(14)和公式(15)計(jì)算參數(shù)h和l：l＝-hg(m)(15)其中r為預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)，g(m)＝[g1(m)g2(m)g3(m)]t；qi＝ix,i(ai′cosα+bi′sinα-ai′+δx)+iy,i(-ai′sinα+bi′cosα-bi′+δy)+it,i；ai′＝ai-a1，bi′＝bi-b1，it,i＝i(ai,bi)-ii；ε為調(diào)節(jié)參數(shù)，ε＞0且使ε與處于同一數(shù)量級(jí)。步驟5，根據(jù)公式(16)～(19)計(jì)算參數(shù)k1、k2、k3、k4：k1＝[f(y)]-1|y＝m×l(16)其中步驟6，計(jì)算經(jīng)緯度誤差、航向誤差的增量δm：步驟7，更新經(jīng)緯度誤差、航向誤差m：m＝m+δm(21)步驟8，判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)r，若達(dá)到則停止迭代并跳到步驟9，否則跳到步驟5；步驟9，根據(jù)迭代計(jì)算得到經(jīng)緯度誤差和航向誤差δx、δy和α，將所得結(jié)果代入匹配軌跡與參考軌跡的關(guān)系方程(22)即得匹配軌跡。其中ui為第i時(shí)刻匹配結(jié)果的位置經(jīng)度，vi為第i時(shí)刻匹配結(jié)果的位置緯度。前文所述地磁場強(qiáng)度可以選擇地磁場總強(qiáng)度、地磁異常場總強(qiáng)度或者地磁場總強(qiáng)度在地理坐標(biāo)系下某一方向的分量；當(dāng)?shù)卮艌鰪?qiáng)度為地磁場總強(qiáng)度時(shí)，磁強(qiáng)計(jì)采用標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)或者三軸矢量磁強(qiáng)計(jì)，從所述磁強(qiáng)計(jì)直接獲得地磁場總強(qiáng)度，作為地磁場強(qiáng)度的測量值ii；相應(yīng)地，預(yù)先存儲(chǔ)的地磁場強(qiáng)度和地磁場強(qiáng)度的梯度應(yīng)為地磁場總強(qiáng)度和地磁場總強(qiáng)度的梯度。當(dāng)?shù)卮艌鰪?qiáng)度為地磁異常場總強(qiáng)度時(shí)，磁強(qiáng)計(jì)采用標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)或者三軸矢量磁強(qiáng)計(jì)，從磁強(qiáng)計(jì)直接獲得地磁場總強(qiáng)度，并根據(jù)地球磁場模型計(jì)算出地磁異常場總強(qiáng)度，作為地磁場強(qiáng)度的測量值ii；相應(yīng)地，預(yù)先存儲(chǔ)的地磁場強(qiáng)度和地磁場強(qiáng)度的梯度應(yīng)為地磁異常場總強(qiáng)度和地磁異常場總強(qiáng)度的梯度。當(dāng)?shù)卮艌鰪?qiáng)度為地磁場總強(qiáng)度在地理坐標(biāo)系下某一方向的分量時(shí)，磁強(qiáng)計(jì)采用三軸矢量磁強(qiáng)計(jì)，依據(jù)磁強(qiáng)計(jì)的三軸矢量測量值以及載體的姿態(tài)，計(jì)算出地磁場總強(qiáng)度在地理坐標(biāo)系下該方向的分量，作為地磁場強(qiáng)度的測量值ii；相應(yīng)地，預(yù)先存儲(chǔ)的地磁場強(qiáng)度和地磁場強(qiáng)度的梯度應(yīng)為地磁場總強(qiáng)度在地理坐標(biāo)系下該方向的分量及該分量的梯度?；诳共罟烙?jì)的慣性地磁匹配定位方法還可以包括多次迭代步驟，所述多次迭代步驟的內(nèi)容為：第二次執(zhí)行所述步驟1到9，與第一次執(zhí)行有如下一點(diǎn)不同：用第一次執(zhí)行所得到的匹配定位結(jié)果ui和vi替代所述步驟1中從慣導(dǎo)系統(tǒng)讀取的ai和bi(如式(23)所示)，即將一次迭代得到的修正后的待匹配點(diǎn)位置值作為二次迭代的初始值。由于二次迭代用的初值是經(jīng)過第一次迭代獲得的已經(jīng)消除了大部分初始位置誤差、大部分初始航向誤差的值，再次通過迭代計(jì)算，其結(jié)果比第一次迭代更接近真實(shí)軌跡，使匹配定位結(jié)果精度得到進(jìn)一步提高。如圖1所示，以某實(shí)驗(yàn)跑車為例實(shí)施本發(fā)明基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的過程如下：實(shí)施例1：地磁場選用地磁異常場總強(qiáng)度。選用質(zhì)子磁力儀實(shí)時(shí)測量磁場信息，質(zhì)子磁力儀的主要性能指標(biāo)如下：分辨率：0.01nt，精度：±0.2nt。慣導(dǎo)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)如下：陀螺零偏不穩(wěn)定性：0.04°/h，陀螺隨機(jī)游走：加速度計(jì)零偏不穩(wěn)定性：50μg，加速度計(jì)隨機(jī)游走：將經(jīng)度范圍126°到129°和緯度范圍44°到46°區(qū)間的地磁異常場總強(qiáng)度數(shù)據(jù)存入機(jī)載計(jì)算機(jī)，采用前向差分方法計(jì)算地磁異常場總強(qiáng)度的梯度信息并存入機(jī)載計(jì)算機(jī)；選取待匹配點(diǎn)個(gè)數(shù)為10個(gè)，即n＝10；為了驗(yàn)證匹配方法的有效性，人為地在所測量得到的第三項(xiàng)地磁數(shù)據(jù)信息上疊加40nt的野值，本次實(shí)例中重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法三次。采用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法步驟如下：步驟1：從慣性導(dǎo)航系統(tǒng)讀取當(dāng)前時(shí)刻以及前9個(gè)時(shí)刻的待匹配點(diǎn)的位置測量值ai和bi，如表1所示；根據(jù)質(zhì)子磁力儀的測量值和地球磁場模型，得到當(dāng)前時(shí)刻以及前9個(gè)時(shí)刻的磁場強(qiáng)度測量信息ii，表2給出了疊加野值后的地磁測量數(shù)據(jù)：表1慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測量位置坐標(biāo)i經(jīng)度ai(°)緯度bi(°)1127.109844.89732127.143144.92243127.175944.94824127.208344.97485127.240445.00216127.272245.03017127.303845.05878127.335445.08779127.367145.117110127.398545.1470表2磁場強(qiáng)度測量信息i磁場強(qiáng)度ii(nt)1173.652180.123224.604188.695186.396185.437178.918169.209157.5710144.19步驟2：根據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)指示的10個(gè)位置，分別從預(yù)先存儲(chǔ)的地磁數(shù)據(jù)庫中讀取該位置的地磁場強(qiáng)度信息i(ai,bi)，以及該位置的地磁場強(qiáng)度的梯度信息ix,i和iy,i，如表3所示：表3地磁數(shù)據(jù)庫中的地磁場強(qiáng)度和梯度信息步驟3：初始化經(jīng)緯度誤差和航向誤差：m＝[δxδyα]t＝[000]t步驟4：預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)為25，調(diào)節(jié)參數(shù)ε＝500，根據(jù)公式(14)、(15)計(jì)算參數(shù)h和l：h＝0.0400步驟5至步驟8：執(zhí)行公式(16)至(21)并根據(jù)迭代次數(shù)是否達(dá)到25次判斷終止迭代條件。步驟9：將迭代計(jì)算得到的誤差值代入匹配軌跡與參考軌跡關(guān)系方程(22)得到匹配軌跡。重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法三次，得到匹配后的經(jīng)度、緯度值如表4所示：表4匹配結(jié)果位置坐標(biāo)i經(jīng)度ui(°)緯度vi(°)1127.125244.86652127.161444.88723127.197144.90874127.232644.93105127.267944.95416127.303044.97797127.337945.00238127.372945.02719127.408045.052310127.442945.0780上述三次重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法在計(jì)算機(jī)中耗時(shí)為43.6毫秒。為了體現(xiàn)本專利所述基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的有效性，我們使用了一種稱為“基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法”在相同條件下進(jìn)行三次匹配定位，匹配定位結(jié)果位置坐標(biāo)如表5所示：表5基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法定位位置坐標(biāo)i經(jīng)度(°)緯度(°)1127.147944.89362127.186144.91033127.224044.92784127.261744.94625127.299244.96536127.336644.98527127.374045.00578127.411545.02669127.449145.047810127.486645.0696為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)跑車上安裝gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)，從而可以得到10個(gè)時(shí)刻的真實(shí)位置坐標(biāo)，如表6所示：表6跑車真實(shí)位置坐標(biāo)i經(jīng)度(°)緯度(°)1127.126544.87872127.161944.90083127.197444.92284127.232844.94495127.268344.96696127.303844.98907127.339345.01108127.374845.03309127.410445.055110127.445945.0771根據(jù)gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位結(jié)果(表6)，可以繪出10個(gè)時(shí)刻的慣導(dǎo)系統(tǒng)定位誤差曲線、基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法的定位誤差曲線和本專利所提出的基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的定位誤差曲線，如圖2所示，其中曲線所表示的誤差為距離誤差。根據(jù)圖2可以看出，在野值為40nt的情況下，兩種方法經(jīng)過三次迭代計(jì)算后所得定位精度相對(duì)于慣導(dǎo)系統(tǒng)定位精度都有所提高，但基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法精度明顯高于基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法，本專利所述方法具有較大優(yōu)越性。實(shí)施例2：為了驗(yàn)證在大野值情況下本專利所述方法的有效性，人為地在所測量得到的第三項(xiàng)地磁數(shù)據(jù)信息上疊加400nt的野值，其余所有實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)施例1一致。同樣，本次實(shí)例重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法三次。采用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法步驟如下：步驟1：從慣性導(dǎo)航系統(tǒng)讀取當(dāng)前時(shí)刻以及前9個(gè)時(shí)刻的待匹配點(diǎn)的位置測量值ai和bi，如表1所示；根據(jù)質(zhì)子磁力儀的測量值和地球磁場模型，得到當(dāng)前時(shí)刻以及前9個(gè)時(shí)刻的磁場強(qiáng)度測量信息ii，表7給出了疊加野值后的地磁測量數(shù)據(jù)：表7磁場強(qiáng)度測量信息步驟2：根據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)指示的10個(gè)位置，分別從預(yù)先存儲(chǔ)的地磁數(shù)據(jù)庫中讀取該位置的地磁場強(qiáng)度信息i(ai,bi)，以及該位置的地磁場強(qiáng)度的梯度信息ix,i和iy,i，如表3所示。步驟3：初始化經(jīng)緯度誤差和航向誤差：m＝[δxδyα]t＝[000]t步驟4：預(yù)設(shè)循環(huán)次數(shù)為25，調(diào)節(jié)參數(shù)ε＝500，根據(jù)公式(14)、(15)計(jì)算參數(shù)h和l：h＝0.0400步驟5至步驟8：執(zhí)行公式(16)至(21)并根據(jù)迭代次數(shù)是否達(dá)到25次判斷終止迭代條件。步驟9：將迭代計(jì)算得到的誤差值代入匹配軌跡與參考軌跡關(guān)系方程(26)得到匹配軌跡。重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法三次，得到匹配后的經(jīng)度、緯度值如表8所示：表8匹配結(jié)果位置坐標(biāo)i經(jīng)度ui(°)緯度vi(°)1127.125044.88542127.162344.90393127.199344.92324127.236144.94335127.272744.96426127.309144.98587127.345545.00818127.381945.03089127.418545.053810127.418545.0774上述三次重復(fù)使用基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法在計(jì)算機(jī)中耗時(shí)為44.2毫秒。為了體現(xiàn)本專利所述基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的有效性，我們使用了一種稱為“基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法”在相同條件下進(jìn)行三次匹配定位，匹配定位結(jié)果位置坐標(biāo)如表9所示：表9基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法定位位置坐標(biāo)i經(jīng)度(°)緯度(°)1127.104144.77592127.140344.75513127.176944.73514127.214144.71585127.251844.69706127.290144.67877127.328844.66098127.367944.64339127.407444.625710127.447244.6086為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)跑車上安裝gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)，從而可以得到10個(gè)時(shí)刻的真實(shí)位置坐標(biāo)，如表6所示。根據(jù)gps導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位結(jié)果(表6)，可以繪出10個(gè)時(shí)刻的慣導(dǎo)系統(tǒng)定位誤差曲線、基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法的定位誤差曲線和本專利所提出的基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法的定位誤差曲線，如圖3所示，其中曲線所表示的誤差為距離誤差。根據(jù)圖3可以看出，在野值為400nt的情況下，基于迭代計(jì)算的慣性/地磁匹配方法定位誤差遠(yuǎn)大于慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位誤差，已經(jīng)發(fā)生了誤匹配，而基于抗差估計(jì)的慣性地磁匹配定位方法沒有發(fā)生誤匹配，具有較高定位精度，具備抗野值能力，故本專利所述方法具有較大優(yōu)越性。說明書中出現(xiàn)的縮略語中英文對(duì)照說明、專業(yè)術(shù)語和關(guān)鍵術(shù)語、自定義名詞術(shù)語列表及解釋如下：1、icp：等值線最近點(diǎn)迭代方法，是一種圖像配準(zhǔn)算法，后被引入地磁導(dǎo)航中，可實(shí)現(xiàn)地磁匹配定位。2、地磁圖：載體飛行區(qū)域的地磁數(shù)據(jù)，需要在導(dǎo)航前存入導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中。3、地磁傳感器：測量地磁場的儀器。4、野值：地磁導(dǎo)航過程中由于地磁傳感器的缺陷或外界干擾所測量得到的數(shù)據(jù)。但該數(shù)據(jù)與地磁真實(shí)值有很大偏差，我們認(rèn)為是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，會(huì)嚴(yán)重影響地磁導(dǎo)航的結(jié)果。5、ransac方法：能夠在含有野值的地磁測量數(shù)據(jù)中識(shí)別出野值的一種方法，剔除野值。6、最小二乘b樣條逼近法：能夠在含有野值的地磁測量數(shù)據(jù)中識(shí)別出野值的一種方法，剔除野值。7、抗差估計(jì)：統(tǒng)計(jì)學(xué)中對(duì)數(shù)據(jù)的一種處理方法，同樣是能夠在含有野值的數(shù)據(jù)中識(shí)別出野值的一種方法。8、權(quán)函數(shù)：抗差估計(jì)方法中的一種函數(shù)的名稱。9、慣導(dǎo)系統(tǒng)(ins)：全稱慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，是一種導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠得到載體的位置、速度等信息。10、慣性儀表：慣導(dǎo)系統(tǒng)上安裝的用于得到位置、速度、姿態(tài)的儀器，一般包括陀螺儀和加速度計(jì)。11、參考軌跡：慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算得到的載體運(yùn)動(dòng)軌跡。12、匹配軌跡：最終用本發(fā)明方法得到的軌跡。13、磁場梯度：在本文中為磁場特征值之差與相應(yīng)位置之差的比值。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12