面向水下地磁导航的地磁测量误差补偿方法研究

　　长航时高精度自主导航技术是发展水下自主航行器亟待解决的瓶颈技术之一。惯性导航系统因其能够提供自主性及全维导航信息而成为AUV的核心导航设备。但是，惯性导航系统存在导航误差随时间累积的固有弱点，单独使用难以满足AUV的任务需求。地磁匹配导航技术可为AUV提供隐蔽性好的外部校正信息源，用以修正INS的累积误差，是当前导航技术领域研究的热点。吴志添、胡小平、吴美平编*的《面向水下地磁导航的地磁测量误差补偿方法研究》紧密结合水下地磁导航技术的发展需求，重点研究了强干扰环境下地磁测量误差补偿、观测数据空间分布对地磁测量误差补偿的影响以及水下惯性／地磁匹配方法等，并通过试验初步验证了研究成果应用的技术可行性。

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第1章 绪论 1.1 研究背景和意义 1.2 国内外研究进展 1.2.1 地磁导航技术研究现状 1.2.2 地磁传感器技术研究现状 1.2.3 地磁测量误差补偿技术研究现状 1.3 本书拟解决的主要问题 1.4 本书的研究内容与组织结构 第2章 地磁测量误差补偿问题综合分析 2.1 地磁场基本理论 2.1.1 地磁要素 2.1.2 地磁场组成与地磁场模型 2.2 地磁测量误差分析与建模 2.2.1 仪表误差分析 2.2.2 载体干扰磁场误差分析 2.2.3 地磁测量误差综合建模 2.3 载体干扰磁场动态特性测试 2.3.1 惯性导航系统磁场特性测试 2.3.2 AUV磁场特性测试 2.3.3 测试结论 2.4 地磁测量误差补偿算法分析 2.4.1 姿态独立标定原理 2.4.2 算法影响因素分析 2.5 本章小结 第3章 约束总体小二乘地磁测量误差补偿方法 3.1 引言 3.2 约束总体小二乘算法 3.3 仿真试验结果 3.4 车载磁定向导航试验 3.5 本章小结 第4章 伸展粒子群优化地磁测量误差补偿方法 4.1 引言 4.2 伸展粒子群优化算法 4.2.1 粒子群优化（PSO）算法 4.2.2 伸展粒子群优化（SPSO）算法 4.2.3 SPSO与PSO对比 4.3 实验室试验结果 4.4 基于AUV的外场试验 4.5 本章小结 第5章 基于D优化设计方法的磁力仪标定编排优化 5.1 引言 5.2 D优化设计方法 5.2.1 问题描述 5.2.2 D优化设计 5.3 D优化设计问题求解 5.4 仿真试验结果 5.5 本章小结 第6章 病态情况下地磁测量误差补偿方法 6.1 引言 6.2 船载磁测误差补偿病态问题 6.2.1 病态问题的基本概念 6.2.2 船载三轴磁力仪标定的病态问题分析 6.2.3 正则化方法选取 6.3 截断总体小二乘方法与L曲线准则 6.3.1 总体小二乘方法 6.3.2 截断总体小二乘方法 6.3.3 基于L曲线准则的正则化参数确定 6.3.4 算例分析 6.4 仿真实验验证 6.5 船载试验验证 6.6 本章小结 第7章 水下地磁匹配导航试验 7.1 引言 7.2 地磁匹配算法 7.2.1 地磁匹配原理 7.2.2 现有地磁匹配方法的局限性 7.2.3 基于树搜索的地磁匹配算法 7.3 惯性／地磁匹配组合导航系统样机 7.3.1 系统样机的组成 7.3.2 系统样机软件设计 7.4 试验航迹规划 7.5 水下搭载试验结果 7.5.1 地磁测量误差补偿结果 7.5.2 地磁匹配定位结果 7.6 本章小结 第8章 结论与展望 8.1 总结 8.2 研究展望 附录A 系数矩阵Fi（i=1，2....，10）的表达式 附录B 牛顿迭代法中梯度和Hessian矩阵的推导 参考文献