基于改进DTW地磁匹配算法的无源组合导航.pdfVIP

摘要

地磁场本身就在地球上存在，自身具备识别位置的特征信息，因此地磁导航不用借助于

其他导航信息，而且地磁场值相对稳定，不会随着时间累加误差。室内导航定位时不易受到

突发状况的影响，但是在室外复杂的环境下，外界可能会有其他磁场，导致定位结果误差较

大，所以通常会与其他导航系统进行结合。在地磁导航定位中地磁匹配是很重要的一个环节，

地磁匹配方法性能的好坏会直接影响系统的定位效果，因此本文重点研究地磁匹配算法，所

做的工作如下：

首先，对惯性导航系统的定位原理、具体实现过程进行了介绍。对地磁导航进行了分析，

探究了地磁导航的定位原理，描述了地磁场的起源、地磁场的构成、地磁场模型。分别对多

种地磁导航匹配方法的匹配原理、匹配过程进行了对比分析。介绍了组合导航的的分类、定

位原理以及具体的实现过程。

然后，针对传统DTW匹配算法运行效率不高，需要计算时间较长的问题。提出一种提

高DTW运算效率的地磁匹配组合导航算法，对DTW匹配算法做了如下改进：匹配过程中使

用欧氏距离的平方值对比距离的大小，采用Itakura窗作为约束条件来约束有哪些信誉好的足球投注网站范围，降低了

计算复杂度。结果表明，该方法保证了定位精度，定位效率提升了43.37%。

最后，针对DTW匹配算法可能会存在“奇点”的问题，提出了一种基于改进导数动态

/INSDDTW

时间规整匹配算法的地磁组合导航方法。匹配算法通过对比序列的一阶导数进行

ItakuraDDTW

地磁序列的匹配，同时采用窗作为约束条件约束了有哪些信誉好的足球投注网站范围。结果表明，匹配

算法有效的缓解了“奇点”问题，在保证定位效率的前提下，平均定位精度可达1.37m。

通过上述研究，分别对地磁匹配中的定位效率和定位精度进行了改善，且通过实测数据

进行了验证。

关键词：地磁匹配导航；惯性导航系统；组合导航；动态时间规整；Itakura窗；导数动态时

间规整

ABSTRACT

Thegeomagneticfielditselfexistsontheearth,andithascharacteristicinformationtoidentify

thelocation.Therefore,geomagneticnavigationdoesnotneedtorelyonothernavigation

information,andthevalueofthegeomagneticfieldisrelativelystableandwillnotaccumulate

errorsovertime.Indoornavigationandpositioningarenoteasilyaffectedbyemergencies,butina

complexoutdoorenvironment,theremaybeothermagneticfieldsoutside,resultinginlarge

positioningresults.Therefore,itisusuallycombinedwithothernavigationsystems.Geomagnetic

matchingisaveryimportantlinkingeomagneticnavigationandpositioning.Theperformanceof

thegeomagneticmatchingmethodwilldirectlyaffectthepositioningeffectofthesystem.Therefore,

thispaperfocusesonthegeomagneticmatchingalgorith