【技术实现步骤摘要】
一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法
[0001]本专利技术涉及一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法，属于地球物理场辅助惯性导航领域。
技术介绍
[0002]惯性导航系统是一种自主式导航系统，不依靠其他任何外部信息，也不向外辐射能量，其优点是隐蔽性强、短期定位精度高和数据更新率高，缺点是导航定位误差随时间累积，这就使得水下运载体无法实现长时间的深远海航行，为控制定位误差范围，运载体通常需要定期上浮接收卫星导航信号并校正导航误差，这就导致运载体的隐蔽性下降和能耗大大增大。近十几年来，由于地球物理特征技术(包括测量传感器、制图精度等)的发展，使得利用地球物理特征进行辅助导航成为可能，地球物理场(地形/地磁/重力)辅助导航系统与惯性导航系统相结合可以弥补惯导系统误差随时间积累的不足，具有精度高、隐蔽性好、节约能耗等优点，因此受到了广大学者的关注青睐。地球物理场辅助导航系统主要由地球物理场参考图、地球物理场传感器和导航匹配算法三部分组成，在运载体进入到地球物理场适配区域后，首先通过测量的地球物理量与存储在计算机中的参考图进行匹配...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)当运载体进入地球物理场适配区后，通过运载体携带的物理场传感器测量并存储航迹点对应的实测物理场值，同时存储惯性导航系统输出的指示航迹点的经纬度坐标，根据惯性导航系统提供的经纬度坐标信息提取所在区域的物理场参考数据库；(2)提取步骤(1)得到的物理场参考数据库中起点经纬度坐标，将惯性导航系统输出的指示航迹点经纬度坐标转换成以起点经纬度坐标为原点的相对位置坐标；(3)根据实时多任务操作系统的计算性能和辅助导航精度要求确定滑动窗口参数；(4)根据步骤(1)得到的航迹点对应的实测物理场值和步骤(2)得到的指示航迹点相对位置坐标提取步骤(3)确定的滑动窗口内惯导指示航迹点附近的等值线并搜索该滑动窗口内指示航迹点到附近等值线上的对应最邻近参考点；(5)根据步骤(4)搜索得到的最邻近参考点与滑动窗口内的指示航迹点构造一个关联矩阵M并计算2阶对称正定矩阵S＝M
T
M的特征值和单位特征向量，进而确定指示航迹点集至最邻近参考点集的旋转矩阵R和平移向量t；(6)利用步骤(5)得到的旋转矩阵R和平移向量t更新滑动窗口内指示航迹点的位置，判断滑动窗口内迭代次数是否超限或满足收敛条件，如果没有达到迭代次数或没有满足收敛条件，则转到步骤(4)，否则进行下一步骤；(7)判断是否达到滑动窗正向和逆向循环匹配次数，若未达到，则根据步骤(3)中的滑动窗口移动步长对滑动窗进行移动并转到步骤(4)；若达到，则完成全局最优航迹点匹配。2.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法，其特征在于，步骤(2)的具体方法是：提取步骤(1)得到的物理场参考数据库中起点经纬度坐标(λ0,L0)，将惯性导航系统输出的指示航迹点经纬度坐标(λ,L)转换成以起点经纬度坐标(λ0,L0)为原点的相对位置坐标(p
E
,p
N
)，即：式中，λ0和L0分别为物理场参考数据库中起点经度和纬度坐标，单位为
°
；λ和L分别为惯性导航系统输出的指示航迹点经度和纬度坐标，单位为
°
；p
E
和p
N
分别为惯性导航系统输出的指示航迹点相对东向坐标和相对北向坐标，单位为m。3.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法，其特征在于，步骤(3)所述的滑动窗口参数包括滑动窗口长度N、滑动窗口移动步长L、滑动窗正向和逆向循环匹配次数IC；其中，N表示滑动窗口长度，L表示滑动窗口移动步长，IC表示滑动窗正向和逆向循环匹配次数，N、L、IC均为正整数，且满足N≥L。4.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗数据回溯的等值线匹配方法，其特征在于，步骤(4)的具体方法是：根据滑动窗内的实测物理场值h
i
，在物理场参考数据库中提取滑动窗内惯导指示航迹点p
i
附近的等值线c
i
，并在等值线c
i
上搜索到p
i
的最邻近参考点y
i
；其中，i表示滑动窗内第i个指示航迹点(i＝1,2,
…
,N)，h
i
表示第i个航迹点所对应的实测物理场值，p
i
表示第i个指示航迹点的相对位置坐标，c
i
表示在物理场参考数据库中提取
对应于实测物理场值h
i
的第i个指示航迹点附近的等值线，y
i
表示第i个指示航迹点到等值线c
...
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