[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

说明书

本发明公开了一种自主实时机载地形辅助惯性导航方法和系统，所述方法包括：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；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；根据上述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。

技术领域

本发明涉及导航和定位技术领域，特别涉及一种自主实时机载地形辅助惯性导航方法和系统。

背景技术

地形辅助导航(Terrain Aided Navigation，TAN)由于具有自主性、隐蔽性、抗干扰能力强和全天候工作的优点，其在组合导航系统中受到广泛的重视和研究，并已在巡航导弹、飞机和舰船上成功应用。TAN的定位思想是利用实测的运动轨迹下方的地形高程数据和存储的数字地形高程模型(Digital Elevation Model，DEM)为信息，采用地形匹配算法来达到定位的目的。地形辅助导航系统的定位精度和实时性不仅与地形匹配算法有关还受地形特征的影响。在地形特征较明显的山地和丘陵地区定位准确度较高，在平原或海平面这些地形特征不明显的区域匹配就不适合执行匹配定位。由于受地形匹配算法和地形特征的限制，目前地形辅助导航系统的应用，大都需要事先根据飞行任务规划飞行路线、选取匹配区域，使得载体机动飞行和实时定位的能力受限。如何实现载体在飞行过程中自主选择匹配区域并根据飞行状态和所规划区域的地形特征自动执行合适的地形匹配算法，将极大的提高载体机动飞行和实时地形辅助定位的能力从而摆脱受事先规划的飞行轨迹的束缚，这也将有利于地形辅助导航的推广和应用。

发明内容

本发明提供了一种实时机载地形辅助导航方法和系统，以解决目前地形辅助导航系统需要事先根据飞行任务规划飞行路线、选取匹配区域，使得载体机动飞行和实时定位的能力受限的问题。

本发明的自主实时机载地形辅助惯性导航方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。