地磁匹配是地磁导航的核心技术,传统的地磁匹配方法只利用了地磁总量信息作为单一的匹配特征,存在很大的局限性。而在同一片区域内当地磁场总量特征不明显时,往往具有明显的地磁矢量特征,因而此时用地磁矢量信息作为特征进行匹配,可以实现更高的定位精度。但是由于目前地磁矢量的测量精度远低于地磁总量测量精度,测量过程也更复杂,在很大程度上限制了地磁矢量匹配导航的发展与应用。针对以上问题,本文重点开展地磁矢量导航误差机理和匹配方法研究,旨在通过分析导航系统中各项误差的来源及其影响,针对不同情况构建成体系的地磁矢量匹配导航策略,并建立一套精度更高、速度更快、鲁棒性更强的地磁矢量匹配方法,为开展地磁矢量匹配导航提供理论与方法支撑。(1)阐述了地磁矢量导航原理、地磁矢量要素和测量方法,介绍了地磁轮廓线相关匹配(MAGCOM)和等值线最近点迭代(ICCP)这两种基本地磁矢量匹配算法;对地磁矢量匹配导航误差系统的进行了详细分析,分别对磁传感器、载体干扰、姿态角和地磁矢量匹配算法等误差源及其作用机理进行了理论与仿真分析,在此基础上提出了基于变异系数的误差权重计算方法,并针对不同情况对导航匹配策略进行了优化设计。(2)针对传统MAGCOM算法在参考航迹有较大航向差时无法有效校准的问题,提出了基于航向自适应的矢量相关匹配算法,并以惯导3?误差为半径、相邻等值线为网格节点设置匹配总量等值线搜索带,减少算法遍历数据点,在提升精度的同时降低了算法运算量,为高速、变速、非典型航迹下移动载体的导航提供了方法支撑。(3)针对传统ICCP算法匹配精度受地磁矢量测量误差影响大、迭代效率低、选点数量庞大等问题,提出了基于总量等值带和航向约束的地磁矢量匹配算法,阐述了等值带约束条件选择、航向约束条件下校正航迹优化以及相关匹配方法等关键步骤。通过仿真分析,对算法改进后能够降低地磁矢量测量误差的对算法匹配精度影响,同时匹配效率得到了提高,满足了长航时移动载体地磁矢量匹配导航的需求。