景象匹配/惯性组合导航系统算法研究及仿真实现

论文摘要

景象匹配/惯性组合导航以其特有的高精度、自主性和抗干扰的优点成为当前组合导航研究的热点。另一方面,随着现代计算机技术的飞速发展,利用数字仿真实现对导航算法的可视化演示成为研究导航算法、评估算法性能的重要手段。本文主要针对景象匹配/惯性组合导航系统中的关键算法开展研究,以实现景象匹配辅助导航对惯性导航的有效修正。在此基础上,结合算法的具体实现,建立了一套完善的景象匹配/惯性组合导航算法性能分析和可视化仿真演示系统,以直观有效分析和演示其中的关键原理和算法,为算法的性能评估和可视化仿真演示提供了良好的应用环境。针对景象匹配辅助导航对图像匹配算法定位准确性的要求,论文设计并实现了相应的精确图像匹配算法。在此基础上,为进一步提高图像匹配定位精度,还结合惯性导航系统的误差漂移特点,分析并提出了相应的图像匹配误匹配点剔除算法。论文最后结合景象匹配辅助导航和惯性导航系统的工作特点,在误匹配点剔除算法基础上,设计并实现了相应的组合导航修正算法,利用卡尔曼滤波技术实现景象匹配定位对惯性导航系统的精确修正,以有效提高组合导航系统的精度和性能。最后,论文在上述关键算法研究的基础上,设计并完成了景象匹配/惯性组合导航综合仿真平台,将所完成的图像匹配算法和滤波算法内嵌入仿真平台中去,实现了对上述关键算法的集成演示和仿真验证,从而为算法的工程化应用打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 景象匹配/惯性组合导航概述
• 1.1.1 惯性导航技术
• 1.1.2 景象匹配辅助导航技术
• 1.1.3 景象匹配辅助/惯性组合导航技术
• 1.2 论文研究的背景及意义
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 精确图像匹配算法研究及仿真实现
• 2.1 引言
• 2.2 基于部分HAUSDORFF 距离的图像匹配算法研究
• 2.2.1 部分Hausdorff 距离定义
• 2.2.2 基于部分Hausdorff 距离的图像匹配算法
• 2.3 基于部分HAUSDORFF 距离的图像匹配算法软件实现
• 2.3.1 图像特征提取算法软件实现
• 2.3.2 图像匹配算法软件实现
• 2.4 图像匹配仿真数据分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 误匹配点剔除算法研究及仿真实现
• 3.1 引言
• 3.2 误匹配点的剔除原理及算法实现
• 3.2.1 飞行轨迹曲率较小时误匹配点的剔除
• 3.2.2 飞行轨迹近似为直线时误匹配点的剔除
• 3.2.3 利用惯导短时间测量距离的精确性剔除误匹配点
• 3.3 误匹配点剔除方法的选择
• 3.4 误匹配点剔除的软件实现
• 3.5 误匹配点剔除实验结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于卡尔曼滤波的组合修正算法研究及仿真实现
• 4.1 引言
• 4.2 景象匹配辅助/惯性组合导航方案研究
• 4.3 卡尔曼滤波算法研究
• 4.3.1 卡尔曼滤波器的状态方程
• 4.3.2 卡尔曼滤波器的测量方程
• 4.3.3 基本卡尔曼滤波器的设计与实现
• 4.3.4 考虑景象匹配非连续修正时的卡尔曼滤波器的设计与实现
• 4.4 组合卡尔曼滤波算法软件设计及实现
• 4.4.1 卡尔曼滤波类的消息定义
• 4.4.2 滤波计算辅助线程的设计与实现
• 4.4.3 卡尔曼滤波数据文件管理
• 4.5 组合导航仿真结果测试分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 景象匹配/惯性组合导航仿真系统研究及实现
• 5.1 引言
• 5.2 景象匹配/惯性组合导航仿真系统总体设计
• 5.2.1 景象匹配/惯性组合导航仿真系统总体结构
• 5.2.2 景象匹配/惯性组合仿真系统算法实现流程
• 5.3 景象匹配/惯性组合导航仿真系统算法原理及设计实现
• 5.3.1 航迹发生器的原理
• 5.3.2 航迹规划算法的实现
• 5.3.3 飞行控制算法的实现
• 5.3.4 景象匹配算法的实现
• 5.4 景象匹配/惯性组合导航仿真系统的实现
• 5.5 景象匹配/惯性组合导航仿真系统实验与分析
• 5.5.1 系统仿真条件设置
• 5.5.2 系统测试结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学习期间的研究成果及发表的学术论文