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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