第1章 绪论 1
1.1 AUV对自主导航技术的需求 1
1.2 地磁场概述 4
1.2.1 地磁场的时空特征 4
1.2.2 地磁场模型 5
1.3 地磁导航技术研究现状 6
1.3.1 国外研究现状 6
1.3.2 国内研究现状 8
参考文献 9
第2章 惯性／地磁匹配组合导航 12
2.1 惯性／地磁匹配组合导航原理 12
2.1.1 系统组成与工作原理 12
2.1.2 系统信息处理流程 15
2.2 惯性／地磁匹配组合导航系统的关键技术 16
2.2.1 地磁场延拓 16
2.2.2 地磁图适配性 17
2.2.3 地磁测量误差补偿 17
2.2.4 地磁匹配定位 17
2.2.5 惯性／地磁匹配组合导航 18
参考文献 18
第3章 地磁场延拓方法 20
3.1 问题描述 20
3.1.1 向上延拓问题的数学描述 20
3.1.2 向上延拓边界积分方程 21
3.1.3 关于向下延拓问题的求解 24
3.2 平面向上延拓算法 26
3.2.1 频域向上延拓GFT算法 26
3.2.2 空间域向上延拓BCE算法 34
3.2.3 GFT算法与BCE算法之间联系 46
3.2.4 算例 48
3.3 平面向下延拓算法 54
3.3.1 频域向下延拓Tikhonov-Lcurve正则化算法 54
3.3.2 空间域向下延拓CGLS-BCE算法 64
3.4 曲面延拓算法 79
3.4.1 曲化平问题分析 80
3.4.2 平化曲快速算法 81
3.4.3 曲化平CGLS-SI-BCE算法 83
3.4.4 算例 84
参考文献 93
第4章 地磁图适配性 94
4.1 地磁图特征与适配性指标 94
4.1.1 地磁图特征 94
4.1.2 适配性指标 99
4.2 地磁图适配性分析 102
4.2.1 基于多属性决策的地磁图适配性分析 102
4.2.2 基于分类理论的地磁图适配性分析 109
4.2.3 地磁图向下延拓前后的适配性变化分析 117
4.3 地磁图适配性约束下的航迹规划问题 120
参考文献 121
第5章 地磁测量误差补偿方法 124
5.1 地磁测量误差问题分析 124
5.1.1 地磁测量误差分析与建模 124
5.1.2 载体干扰磁场动态特性测试 127
5.1.3 地磁测量误差算法框架 130
5.2 基于约束总体最小二乘的地磁测量误差补偿算法 132
5.2.1 约束总体最小二乘算法 133
5.2.2 仿真结果 136
5.2.3 实验结果 139
5.3 基于D—优化设计的磁力仪编排优化 145
5.3.1 D—优化设计方法 146
5.3.2 D—优化问题求解 149
5.3.3 仿真结果 151
5.4 病态条件下地磁测量误差补偿问题研究 157
5.4.1 地磁测量误差补偿病态问题 157
5.4.2 截断总体最小二乘方法 163
5.4.3 实验结果 165
参考文献 173
第6章 惯性／地磁匹配组合导航方法 177
6.1 组合导航算法分类 177
6.1.1 松组合导航算法 177
6.1.2 紧组合导航算法 179
6.2 批处理定位算法 179
6.2.1 算法模型 179
6.2.2 基于等值线约束的地磁匹配算法 182
6.2.3 迭代多尺度地磁匹配算法 190
6.2.4 基于约束粒子群的地磁匹配算法 197
6.2.5 地磁匹配长度估计方法 201
6.3 批处理组合导航算法 207
6.3.1 似然平面的混合高斯逼近算法 208
6.3.2 高斯成分动态缩减策略 211
6.3.3 仿真实验验证 212
6.4 序贯处理组合导航算法 213
6.4.1 序贯处理定位模型 213
6.4.2 点群滤波 213
6.4.3 组合导航算法 215
6.5 紧组合导航算法 215
6.5.1 扩展卡尔曼滤波算法 215
6.5.2 边缘化粒子滤波算法 218
6.6 水下搭载试验 224
6.6.1 水下试验设计 224
6.6.2 试验结果分析 225
6.6.3 试验结论 228
参考文献 229
附录A 延拓算法性能测试数据 231
A.1 地磁场仿真数据 231
A.2 随机噪声数据 232
A.3 起伏面高程仿真数据 233
A.4 实测磁异常数据 233
附录B 系数矩阵Fi（i＝1,2,…,10）的表达式 235
附录C 牛顿迭代法中梯度和Hessian矩阵的推导 237