[发明专利]一种自主实时机载地形辅助惯性导航方法和系统

权利要求书

1.一种自主实时机载地形辅助惯性导航方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤S1：根据主惯性导航系统输出的姿态、速度和位置信息，通过地形匹配区域规划与适应性分析模块中的地形匹配区域自动规划算法连续规划匹配区域；

步骤S2：根据地形匹配区域规划与适应性分析模块中的匹配区域适应性分析准则自动分析规划区域的匹配适应性；

步骤S3：根据步骤S2中的匹配适应性的分析结果来决策是否执行地形匹配算法，如果所规划区域为匹配区域，则执行地形匹配算法并实现匹配定位；如果所规划区域为非匹配区域，则不执行地形匹配算法

步骤S1中的根据主惯性导航系统输出的姿态、速度和位置信息，通过地形匹配区域规划与适应性分析模块中的地形匹配区域自动规划算法连续规划匹配区域，具体包括：

利用主惯性导航系统提供的载体即时位置信息经度λ和纬度L、航向角ψ、东向位置误差的估计值σ_E和北向的位置误差的估计值σ_N对匹配区域进行规划，匹配区域规化的边界模型为

式中，E₁、E₂、N₁、N₂分别为以载体即时位置经度λ和纬度L为坐标原点，东向为X轴、北向为Y轴所建立的临时坐标系下的矩形区域在西向、东向、南向和北向的边界坐标值；l为匹配序列长度；

步骤S2中根据地形匹配区域规划与适应性分析模块中的匹配区域适应性分析准则自动分析规划区域的匹配适应性的具体步骤：

步骤1)：计算规化的区域内的地形特征参数，包括高程标准差σ_h、测高信噪比σ、地形粗糙度σ_z和地形相关长度l_m，并根据所述地形特征参数构建地形匹配区域适应性分析的逻辑判断函数；

步骤2)：根据地形匹配区域适应性分析的所述逻辑判断函数，对规划区域的适应性做初步判断，如果规划区域的匹配适应性不满足所述逻辑判断函数，则舍弃该区域；如果规划区域的匹配适应性满足所述逻辑判断函数，则利用地形剖面相关性检验算法做进一步的验证。

2.根据权利要求1所述的导航方法，其特征在于，

所述地形匹配算法包括搜索模式和跟踪模式；搜索模式下的地形匹配算法采用基于相关思想的地形轮廓匹配算法，跟踪模式下的地形匹配算法采用基于最优滤波原理的地形辅助导航算法。

3.根据权利要求2所述的导航方法，其特征在于，

所述地形轮廓匹配算法所采用的性能指标有三种：交叉相关COR算法、平均绝对差MAD算法和均方差MSD算法；搜索模式下的所述地形匹配算法为：利用COR、MAD和MSD算法分别进行三次独立的地形匹配，若每次执行匹配时3种算法其中2种的定位误差在1个网格内则认为本次表决通过，如果连续三次均通过则认为定位可靠。

4.根据权利要求2所述的导航方法，其特征在于，

所述根据步骤S2中的匹配适应性的分析结果来决策是否执行地形匹配算法的具体决策过程为：

当所规划的区域为匹配区域，且载体为初次进入匹配区域或者从非匹配区域进入匹配区域，地形匹配算法执行搜索模式；

当载体处于连续匹配区域且执行搜索模式时，且定位误差减小到规定的阈值范围内，地形匹配算法执行跟踪模式；

当载体处于连续匹配区域且执行跟踪模式时，根据可靠性判断机制判断定位结果的可靠性，如果定位结果可靠，则继续执行跟踪模式的地形匹配算法；如果定位结果不可靠，将地形匹配算法切换到搜索模式，重新开始搜索定位；

当载体处于非匹配区或从匹配区域离开时，地形匹配算法停止执行。

5.根据权利要求4所述的导航方法，其特征在于，

所述可靠性判断机制的实现过程为：

根据惯性器件在短时间内漂移小的特性，利用当前时刻之前的位置序列推算当前时刻的位置信息得到当前位置估计值，并分别与通过扩展卡尔曼滤波得到的当前时刻位置的滤波值进行比较，如果估计值与滤波值差的绝对值均小于1个网格，则表明定位结果可靠，否则，定位结果不可靠。