本文關(guān)鍵詞：基于重力信息的航跡規(guī)劃方法研究

  更多相關(guān)文章： 重力輔助慣導(dǎo) 適配區(qū)選取 A*算法 航跡規(guī)劃

【摘要】：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是水下航行器導(dǎo)航定位的主要導(dǎo)航系統(tǒng),但慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在誤差隨時(shí)間積累的缺點(diǎn),在長時(shí)間工作后難以保證導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度,因此需要其他導(dǎo)航方式對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行輔助。重力場信息以其性質(zhì)穩(wěn)定、獲取途徑無源自主等特點(diǎn),能夠應(yīng)用于水下潛器的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。重力輔助慣性導(dǎo)航的其中一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是航跡規(guī)劃,為了使重力導(dǎo)航能夠?yàn)閼T性導(dǎo)航提供精確的校正信息,重力輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的航跡規(guī)劃問題亟待解決。本課題主要針對重力輔助慣性導(dǎo)航航跡規(guī)劃問題,分析如何在已知起始位置和終點(diǎn)位置的情況下選取最優(yōu)航跡,以提高匹配定位精度。由于匹配定位效果與運(yùn)載體所處區(qū)域的重力場參量變化特征密切相關(guān),因此有必要對航行區(qū)域事先做出重力匹配的適配性評估。首先進(jìn)行適配區(qū)的選取,本文在傳統(tǒng)適配區(qū)的選取方法上加入了適配區(qū)方向性的衡量參數(shù)-等方性系數(shù),通過層次分析法將傳統(tǒng)參數(shù)與等方性系數(shù)結(jié)合構(gòu)建綜合特征參數(shù),從而完成適配區(qū)的選取;在得到整個(gè)區(qū)域的適配區(qū)后,進(jìn)行航跡規(guī)劃,本文對經(jīng)典A*算法做了如下改進(jìn):估價(jià)函數(shù)中加入了重力特征參數(shù)以及對權(quán)重系數(shù)和搜索步長進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)定,使得A*算法更適合進(jìn)行重力輔助慣性導(dǎo)航航跡規(guī)劃。本課題主要開展以下工作:1)分析了三種傳統(tǒng)的適配區(qū)選取方法:閾值法,SPSS回歸分析法,層次分析法。通過對比分析、仿真驗(yàn)證,針對傳統(tǒng)方法中沒有考慮到適配區(qū)方向性的問題,引入了分形理論中的等方性系數(shù)來衡量適配區(qū)對方向的敏感性。2)對衡量重力場的特征參數(shù)進(jìn)行了分析,選取重力場變異系數(shù)、峰態(tài)系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)和等方性系數(shù),通過層次分析法將四個(gè)參數(shù)進(jìn)行組合,構(gòu)建綜合特征參數(shù),通過綜合特征參數(shù)的閾值來進(jìn)行適配區(qū)的選取,提高了適配區(qū)選取的準(zhǔn)確度。3)分析了A*算法的原理及應(yīng)用,結(jié)合重力場適配區(qū),將綜合特征參數(shù)引入A*算法中的估計(jì)函數(shù),使得A*算法的評價(jià)指標(biāo)不僅包含距離,并且包含重力特征。通過仿真驗(yàn)證說明改進(jìn)A*算法得到的全局航跡規(guī)劃路線可以得到較好的匹配效果,及時(shí)對慣導(dǎo)進(jìn)行校正。
【關(guān)鍵詞】：重力輔助慣導(dǎo) 適配區(qū)選取 A*算法 航跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U666.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景10-15
• 1.1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)10
• 1.1.2 輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方法10-12
• 1.1.3 重力輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)12
• 1.1.4 重力匹配算法12-13
• 1.1.5 重力輔助慣性導(dǎo)航航跡規(guī)劃方法13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析15-16
• 1.2.1 國外相關(guān)研究15
• 1.2.2 國內(nèi)相關(guān)研究15-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 第二章 分形理論及其在重力場中的應(yīng)用18-25
• 2.1 分形理論18-20
• 2.1.1 分形理論18-19
• 2.1.2 分形應(yīng)用19-20
• 2.2 分形維數(shù)計(jì)算方法及其應(yīng)用特點(diǎn)分析20-21
• 2.2.1 變差法20
• 2.2.2 功率譜密度法20
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)函數(shù)法20-21
• 2.2.4 均方根法21
• 2.3 基于分形理論的重力場適配區(qū)分析方法21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 重力場適配區(qū)選擇準(zhǔn)則25-41
• 3.1 重力場特征參數(shù)25-30
• 3.1.1 重力異常標(biāo)準(zhǔn)差25-26
• 3.1.2 重力異常經(jīng)緯度粗糙度26-27
• 3.1.3 重力異常經(jīng)緯度相關(guān)系數(shù)27
• 3.1.4 重力異常坡度27-28
• 3.1.5 重力異常變異系數(shù)28
• 3.1.6 重力異偏態(tài)系數(shù)28-30
• 3.1.7 重力異峰態(tài)系數(shù)30
• 3.2 傳統(tǒng)適配區(qū)選取準(zhǔn)則30-34
• 3.2.1 閾值法30-31
• 3.2.2 SPSS回歸分析法31-33
• 3.2.3 層次分析法33-34
• 3.3 基于綜合特征參數(shù)的重力場適配區(qū)選取準(zhǔn)則34-40
• 3.3.1 綜合特征參數(shù)算法34-36
• 3.3.2 基于綜合特征參數(shù)的重力場適配區(qū)選取仿真36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于重力場適配區(qū)的航跡規(guī)劃方法研究41-48
• 4.1 重力場背景圖中的適配區(qū)邊界提取方法41-42
• 4.1.1 凸殼算法41
• 4.1.2 判斷點(diǎn)與有向線段相對位置的算法41-42
• 4.2 基于綜合特征參數(shù)的重力場航跡規(guī)劃方法42-47
• 4.2.1 A*算法43-44
• 4.2.2 改進(jìn)A*算法44-45
• 4.2.3 A*算法和改進(jìn)A*算法仿真對比45-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 算法仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析48-54
• 5.1 基于重力/慣導(dǎo)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺48-50
• 5.2 航跡規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)分析50-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單61-62
• 致謝62

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