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然后正在 其响应的小方格上记入均匀的海拔高度

发布时间:2019-11-27    浏览次数:

  第 30 卷 第3期 四 川 兵 工 学 报 2009 年 3 月 地形辅帮导航系统的精度阐发 代国峰 ,陈 坚 ,罗 宁 ( 第二炮兵工程学院 ,西安 710025) Ξ 摘要 : 就影响地形辅帮导航系统定位精度的要素进行了深切阐发 , 并从硬件和软件 2 个方面给出了提高其定位 精度的无效方案 . 环节词 : 地形辅帮导航系统 ; 惯性导航系统 ; 导航精度 中图分类号 :V24 文献标识码 :A 文章编号 :1006 - 0707 (2009) 03 - 0063 - 02 所谓地形辅帮导航系统 TANS ( terrain aided navigation system) ,本色是由惯性导航系统 INS ( inertial navigation sys2 tem) 、 无线电高度表和数字地图形成的组合导航系统 ,该系 统的显著特点是能消弭 INS 的累积误差 , 批改 INS 的导航 消息 ,提高导航精度 . TANS 做为一种新型导航系统之所以 惹起人们的普遍留意 , 是由于它正在海湾和平 、 科索沃和平 中阐扬了优良的实和使用结果 ,达到了切确冲击方针的目 的 . 并且取凡是的组合导航系统比拟 ,TANS 只添加了大容 量存储器这一独一硬件 ,而其导航精度却能提高一个数量 级 ,可达到十几米的定位精度 ,这恰是它的生命力之所正在 . 这个地形特征正在数字地图中的 ,即是飞翔器的切确位 置 [1 ,2 ,3 ,7 ] . 然后再用这个切确的数据对 INS 进行批改 , 如斯不竭迭代 ,就能使飞翔器接二连三的获得肆意时辰的 切确 ,从而测出方针到飞翔器的切确距离 . 2 地形辅帮导航精度的决定要素 2. 1 飞翔器的高度丈量精度 正在地球陆地概况上任何地址的地舆坐标 , 都能够按照 其四周地区的等高线地图或地貌来单值地确定 . 当飞翔器 飞越某块已数字化了的地形时 , 机载雷达高度表测得飞翔 器离地面的相对高度 hr , 同时气压式高度表取 INS 相分析 测得飞翔器的绝对高度 h , h 取 hr 相减可获得地形高度 ht , 如图 2 所示 . 地形高度 ht 取数字地图进行相关阐发 , 从而 获得飞翔器的估量 [ 1 , 5 ] . 期间气压高度表和雷达高度 表的丈量精度就间接影响到地形高度的误差大小 , 从而影 响地形辅帮导航的婚配精度 . 1 地形辅帮导航系统的道理 地形辅帮导航系统硬件设备次要由以下几部门构成 : INS 、 雷达高度表 、 气压高度表 ( 或惯性导航系统的高度通道 输出) 、 数字地图 、 地形相关算法 、 大容量存储器和高速处 理器的等 . 其简化方块图如图 1 所示 . 图1 地形辅帮惯导道理 地形辅帮导航系统的工做道理 : 由地形特征传感设备 如雷达高度表 、 气压高度表和大据计较机丈量出飞翔 器下方的地形剖面或其他特征 ,推导 INS 估算出的地形特 征 ,再以这个估算为根本 , 正在数字地图存储安拆 中搜刮出可以或许取测得的地形特征有最好拟合的地形特征 , 图2 高度丈量 2. 2 惯性导航系统的误差 INS 是一种自从式导航系统 , 它完全依托机载设备自 从地完成导航使命 ,和不发生任何光 、 电联系 , 因而现 [6 ] 蔽性好 , 工做不受景象形象前提的 . 因而正在地形辅帮导 Ξ 收稿日期 :2008 - 12 - 01 ) ,男 ,沉庆潼南人 ,硕士研究生 ,次要处置导航 、 做者简介 : 代国峰 (1983 — 制导取节制研究 . 64 四川兵工学报 计 ,它用于地形辅帮导航婚配算法的错误谬误是地形高度婚配 问题素质线性形态估量问题 ,正在初始误差较大和 地形斜率变化猛烈的区域线性近似误差较大 ,采用线性最 小方差估量原则的 SITAN 方式给出的成果有可能发散 . 航系统中 ,惯导系统做为从导航系统 , INS 的定位误差特征 就决定了系统形态方程的特征 . 形态方程的特征影响系统 的可不雅测性 ,影响形态估量的成果 . 2. 3 数字地图的精度 实现地形辅帮导航的前提是必需有所需要的合适质 量要求的基准数据库 ,数字高程地图制备过程次要是把一 幅相当于地面上某个区域的地图分成很多小方格 ,然后正在 其响应的小方格上记入平均的海拔高度 ,成果就能够获得 用数字形式暗示海拔高度变化的数字阵列 . 图 3 暗示操纵 等高线制做数字高程地图的过程 . 3 提高地形辅帮导航精度的路子 地形辅帮导航系统取凡是的导航系统比拟 ,只添加了 大容量存储器这独一的硬件 ,其次要功能是通过软件来实 现 ,因而正在提高 TAN 的导航精度上我们就能够从硬件和软 件 2 个方面动手 . 3. 1 硬件方式 ①利用高精度的惯性器件 . 正在 TAN 系统中 , 惯性导航 系统是从导航系统 ,惯导系统的导航精度间接影响 TAN 系 统的精度 ,因而采用高精度的惯性器件能够提高惯导系统 的导航精度 ,从而提高 TAN 系统的导航精度 . ②选用高精度的气压高度表和雷达高度表 . 高精度的 气压高度表和雷达高度表能够提高 TAN 系统的测高精度 , 从而能够获得愈加接近实正在值的地形现实高度 ht , 减小地 形高度丈量噪声 ,从而提高导航精度 . ③制做高精度的数字地图 . 数字地图是利用地形辅帮 导航系统的前提 , 是地形辅帮导系统的婚配根据 . 而现正在 几种制做数字地图的根本都是需要高精度的测绘东西 ,测 出高精度的地形数据 ,以制做高精度的数字地图 . 3. 2 软件方式 ①研究和改善地形高度婚配方式 [11 - 13 ] . 地形高度匹 配方式是指操纵及时丈量的地形高度值序列数据估量载 体正在基准数字地图中坐标的方式 . 正在地形婚配系 统各传感器机能 、 基准数字地图和飞翔航路曾经确定的情 况下 ,地形高度婚配方式决定了地形高度婚配系统的性 能 . 改善地形高度婚配方式能够提高地形高度婚配系统的 机能 . ②规划飞翔航路选择合适的地形婚配区 . 地形特征参 数比力较着的地形凡是比力适合做地形婚配区 . 地形婚配 区域的选择次要有 3 个步调 : ①按照平原 、 丘陵 、福德正神登录, 山区等地 形类型的区分来进行初选 ; ②计较地形相关特征参数进行 精选 ; ③设置定位精度等参数 ,通过恰当的模仿仿实 ,进行 最初的选择 . 常用的算法都是基于地形的统计模子进行分 析的 ,如地形高程尺度差 、 粗拙度 、 系统总噪声尺度差分析 选择法 、 地形坡度尺度差选择法 、 地形消息阐发法等等 . 图3 数字地图的制做 以数字高程制做为例 ,它次要有以下几种制做方 [4 ] 法 : ①采用大地丈量的方式间接从地形上测出高程 ; ②操纵航空摄影包罗无人侦查机丈量图片 ,采用数字 高程判读仪从两张对应的照片上读取高程 ; ③操纵侦查卫星或高精度商用遥感卫星获得的照片 读取高程 ; ④从小比例尺通俗等高线地形图上读取高程 . 数字地图的误差次要发生正在制做过程中 , 分歧的数字 地图制做方发生分歧的误差源 . 一般包罗丈量误差 、 判读误差和制图误差等 . 而基准数字地图的误差越小 , 它 就和现实地图越接近 ,从而有帮于改善地形辅帮导航的匹 配精度 . 2. 4 地形婚配区的特征 地形的特征参数是影响定位精度和婚配概率的主要 要素 ,它次要包罗地形高程数据尺度差 、 粗拙度和相关长 度等 ,别离反映了地形的总体崎岖 、 平均滑腻程度和地形 变化的快慢 [5 ,9 ] . 而这些变化影响地形高度婚配模子的可 不雅测性 ,从而影响地形高度婚配的成果 . 通过优化飞翔器 的飞翔航路 ,选择合适的地形区域 , 能够提高地形辅帮导 航的婚配精度 . 2. 5 地形辅帮导航的婚配方式 地形辅帮导航的婚配方式的本色就是一种形态估量 方式 ,分歧的估量方式利用分歧的估量原则 , 获得最优估 计值也不不异 . 现正在正在地形辅 帮 导 航 系 统 中 , 通 常 采 用 TERCOM 和 SITAN[1 ,7 ,11 ] 这 2 种典型的算法 . 利用 MSD 算子的 TERCOM 方式的本色是最小二乘估 计 ,最小二乘估量的错误谬误是没有考虑形态随机变量的统计 特征 . 基于扩展卡尔曼滤波算法的 SITAN 方式素质是把惯 导误差的变化纪律和地形线性化后利用线 结论 本文中当场形辅帮导航系统的导航定位精度为对象进 行了综述和会商 ,阐发了影响 T AN 系统精度的 5 个次要因 素 ,并响应的从软硬件 2 个方面提出了提高导航精度的途 径 . 综上所述 ,利用高精度的硬件来提高导航精度会使整个 系统的成本大大添加 ,而通过软件的方式来提高系统的机能 则可令成本降低 ,这将是我们目前研究的沉点标的目的 . ( 下转第 75 页) 波 ,等 : 夹杂舰艇组队做和效能 的添加速度越来越慢 ,单元舰艇数量添加所带来的编队做 和效能添加越来越小 , 费效比不竭恶化 . 这是由于编队的 做和效能是多平台协同做和的无机全体的做和效能 ,并非 单个水面舰艇平台做和效能的简单累加 ,具有必然的饱和 性 . 这也申明要提高我国夹杂舰艇组队的做和效能 , 不克不及 只是添加数量 , 更该当沉视提高质量 , 特别是加强编队的 疆场侦查和谍报汇集能力 ,提高编队的反潜搜刮鉴戒 能力 ,顺应现代做和从平台核心和向收集核心和的改变 , 加强编队的无线数据通信收集传输能力 . 75 使命的水面舰艇形成夹杂舰艇组队并定量计较其做 和效能 ,能够发觉 ,跟着舰艇数量的添加 , 夹杂舰艇组队的 做和效能也随之增大 ,可是 , 跟着舰艇数量的添加 , 编队做 和效能曲线趋于平缓 ,即编队做和效能的添加速度越来越 慢 ,单元舰艇数量添加所带来的编队做和效能添加越来越 小 ,费效比不竭增大 . 这申明要提高我国夹杂舰艇组队的 做和效能 ,不克不及只是添加数量 , 环节是要提高质量 , 特别是 加强编队的疆场侦查和谍报汇集能力 ,提高编队的反 潜搜刮鉴戒能力 ,顺应现代做和从平台核心和向收集核心 和的改变 ,加强编队的无线数据通信收集传输能力 . 3 竣事语 参考文献 : 本文中建立了基于夹杂舰艇组队侦查系统 、 批示 节制计较系统 、 通信保障系统 、 为电子匹敌系统和攻防打 击系统的做和效能评估目标系统 ,并采用条理阐发法对编 队做和能力条理布局进行分化 ,成立了编队做和效能阐发 的多属性分析评价模子取方式 ,而不是将各个水面舰艇平 台的做和效能进行简单的累加 . 正在此根本上 , 操纵基于领 域专家学问的定性取定量相连系的量化目标方式 , 对美 国、 俄罗斯和法国典型夹杂舰艇组队编成的做和效能进行 了量化研究 . 成果表白 ,美国夹杂舰艇组队做和效能最高 , 俄罗斯夹杂舰艇组队做和效能比法国略高 . 将我具有分歧 [1 ] 吴永杰 , 周玉兰 . 海上舰艇编队系统 [ M] . : 国防 工业出书社 ,1999. [2 ] 张浚乾 ,袁卫卫 ,曾熠 ,等 . 基于 SEAS 方式的 C4ISR 系 统效能评价 [J ] . 火力取批示节制 ,2006 ,31 ( 8 ) : 25 29. 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