不同定位精度INS下的重力匹配算法適用性研究

劉繁明，姚劍奇，荊 心，程 石

（哈爾濱工程大學自動化學院，哈爾濱 150001）

0 引言

隨重力測量精度的不斷提高，出現了依靠重力場特征定位的重力輔助導航方法［1－2］。該方法依靠重力測量的無源性及重力場的時空穩定性，保證導航的隱蔽性及可靠性。此外，至今已積累了大量的船舶及航空重力測量數據。綜上所述，重力輔助導航是具有現實意義的，穩健的輔助導航方法。

目前對重力輔助導航的研究主要集中在匹配算法［2－6］及重力場導航適配性［7］的研究上，而重力輔助導航以慣性導航為基礎，除匹配算法及重力場特征外，INS誤差特性將影響匹配算法的性能。本文通過對幾種經典的相關及濾波匹配算法的研究及仿真實驗說明:因不同匹配算法的特點不同，INS定位精度變化會改變算法間的優劣關系，導致匹配算法的適用性變化。

1 相關匹配算法

1.1 TERCOM算法

設匹配序列長度為L，k時刻量測向量gk由k至k－L+1時刻重力量測組成。在基準圖一定范圍內，按固定步長移動INS航跡并插值得向量gmi，i=1，…，N（N為向量總數），則由式 （1）可得匹配位置

（）為INS航跡經向、緯向平移量。TERCOM可視為INS航跡沿基準等值線滑動和垂直其滑動以尋找相關峰過程，其定位誤差如圖1所示。

圖1 TERCOM定位誤差示意圖Fig.1 Diagram of positioning error of TERCOM

圖1中，T1、T2為真實及匹配航跡，mi、ni為量測點，i=1，…，L，Ci為mi等值線。以C1為基準，T2相對T1的偏差為:ni相對mi沿C1滑動及垂直C1滑動的偏移Δxi、Δyi。設mi對應制圖誤差、量測噪聲及 INS速度誤差所引起的 E?tv?s效應［8］改正誤差 （以下簡稱 E?tv?s誤差）之和為 δMi，則Δxi、Δyi如式 （2）所示:

hxi為Si沿C1滑動時，因Ci與C1不平行所致的重力變化率。……