地磁匹配导航

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地磁导航原理生活中的应用

地磁导航原理生活中的应用1. 什么是地磁导航原理地磁导航原理是一种利用地球的磁场进行定位与导航的技术。

地球拥有自己的磁场，而地磁导航系统通过利用地磁传感器感知地球磁场的方向和强度，并根据这些信息确定自身的方位和位置。

2. 地磁导航原理的应用2.1 智能手机导航地磁导航原理被广泛应用于智能手机的导航系统。

智能手机内部有一个地磁传感器，通过感知地磁场的变化，可以确定手机的方位和位置。

这样，用户可以在手机上下载导航软件，并实时获取自己的位置信息，以及导航路线和导航指示等。

2.2 车载导航系统地磁导航原理也被应用于车载导航系统中。

车载导航系统内部集成了地磁传感器，通过感知地磁场的变化，可以确定车辆的方位和位置。

车载导航系统可以提供车辆实时的位置信息，以及导航路线、导航指示、附近的兴趣点等功能，帮助驾驶员准确导航。

2.3 家居智能控制地磁导航原理还可以用于家居智能控制系统中。

通过在家庭中部署地磁传感器，可以确定家庭成员和物体的位置信息。

系统可以根据家庭成员的位置，自动打开或关闭灯光、空调、门锁等设备，实现智能化的家居控制。

2.4 室内定位地磁导航原理在室内定位方面也有应用。

在大型商场、医院、机场等室内场所，通过在不同位置部署地磁传感器，可以确定人员的位置信息。

这样，用户在室内可以通过使用手机或其他设备，获取自己的位置信息，帮助找到目的地或特定的服务点。

2.5 智能车库门控制地磁导航原理还可以应用于智能车库门控制系统中。

在车库门总能部署地磁传感器，可以通过感知车辆的位置信息，实现智能车库门的打开和关闭。

当车辆离开或接近车库门时，系统可以自动控制车库门的打开和关闭，提高使用的便利性和安全性。

3. 结论地磁导航原理是一种利用地球磁场进行定位和导航的技术，广泛应用于智能手机导航、车载导航、家居智能控制、室内定位和智能车库门控制等领域。

这些应用极大地提高了人们的生活便利性和舒适性，使得我们在生活中能更加精准地定位和导航。

地磁匹配导航算法综述_邓翠婷

等提出了适合地磁场数据的地
磁匹配双等值线（ Dual Iterative Closet Contour Point， DICCP）算法，修正了惯导系统的航迹，能够获得较 DICCP 高的导航定位精度。与传统 ICCP 算法相比，算法在没有增加测量设备的前提下，通过在测量过程中多结算一个参数就完成对两个匹配特征量的量测，因此该算法可以应用于具有多匹配特征量的定位场合。在景象匹配中得到广泛应用的相位相关算法
，也有文献称之为代价函数或者相
［22 —24 ］
，它们是选择最优匹配组的判断
6126
科
［25 —27 ］
学
技
术
与
工
程
［21 ， 34 ］
12 卷
目前，相关性准则主要有三类
（见表 1 ）：
用 HD 作为地磁匹配算法的相关性准则
。
一类是强调他们之间的相似程度，如互相关算法（ COR）、相关系数算法（ CC ）、积相关算法（ PROD ）和归一化积相关算法（ NPROD）；一类是强调他们之间的差别程度，如平均绝对差算法（ MAD ）、均方差算法（ MSD）、绝对差算法（ AD ）、平方差算法（ SD ）；一类是基于 Hausdorff 距离的相似算法（ HD）。在计第一类算法应求极大值，另两类算最佳匹配点时，应取极小值。基于 COR 匹配得到的极大值，即使在最理想情况下也不是唯一的，算法稳定性和精度较差。CC 虽 COR 和 CC 不适然精度很高，但运算量很大。因此，合作为匹配结果的判断准则。从算法匹配精度来 MAD 和 MSD 优于 NPROD 和 HD；从匹配运算量看， MAD ＜ MSD ＜ NPROD ＜ HD 来看，

地磁导航原理

地磁导航原理
在地磁导航中，通常使用的是地磁强度传感器，它的工作原理是利用磁场强度测量值和方向角信息，通过计算或识别出某一区域内的地球磁场强度变化，来确定航行位置。

当磁力计测量到磁场强度在某一时刻发生了变化时，就会记录下这一时刻的变化曲线，并将其作为磁场强度信息，经过某种方法处理后，就可以计算出该时刻的磁方位角。

地磁导航通常用来进行空间定位、航线规划、地图测绘等。

地磁导航的原理很简单：当飞行员需要进行空间定位时，首先要选择一条航线；然后通过航向推算器判断出该航线与地磁方向的夹角；最后再根据航向推算器的指示进行航行。

地磁导航的优点是不受天气、地形等因素影响；缺点是精度不高。

根据磁场强度传感器测定的磁场强度变化曲线，就可以计算出航行在某一空间内的位置。

这一方法简单易操作，但对于复杂地形或航向不易确定的航线，这种方法就无能为力了。

磁罗盘是利用地球磁场强度随时间变化而推算出航行方向的一种常用仪器。

—— 1 —1 —。

地磁匹配导航讲解

4. 将载体的实时航行位置输出。
地磁匹配导航的形式化模型由地磁匹配系统的原理知，地磁匹配模型可以形式化的描述如下：状态方程(INS误差模型)：
ek 1 f k (ek , k )
观测方程(观测模型)：
已知信息：
其中，
地磁匹配的目的是根据DTED，在获得已知信息Dk的情况下，估算航行
由地磁导航原理可知, 提高地磁匹配导航精度关键在于三个方面: 一是导航区域地磁数据库的建立; 二是载体上磁力仪的实时测量; 三是地磁匹配算法。因此地磁导航关键技术包括： 1. 导航区域地磁数据库的建立。导航区域地磁数据库的建立是地磁匹配导航的前期基础工作, 为地磁匹配运算提供重要的参考依据。现代描述地磁场的分布规律主要采用地磁模型和地磁图的方法, 地磁模型包括国际地磁参考场模型和区域地磁模型两种。载体上磁力仪的实时测量载体在导航的过程中, 需要实时地测量航行位置的地磁信息序列构成实时图, 为匹配算法提供匹配依据。 3. 地磁匹配算法 2.
其中，a为模型系数，Q是二次核函数，中心在（xi，yi）处，T由二
次式的和描述。算法地磁匹配算法属于数字地图匹配技术，是地磁导航的核心技术。常用的算法有TERCOM匹配算法，利用平行于INS航迹的一组地磁序列作为最终匹配序列，首先在格网内改变第一个INS推算点位置，在背景场中寻找与INS推算轨迹平行的一组新序列。遍历第一个INS推算位置有效范围的网格，得到多组序列。将每组序列各点格网对应地磁值与磁力实测值进行匹配，寻找匹配最优的一组作为最终的匹配结果。最优匹配组的判断采用相关分析算法。目前主要分两类：一类强调它们之间的差别程度，如平均绝对差算法(MAD)、均方差算法(MSD)；另一类强调它们之间的相似程度，如互相关算法( COR )。计算公式如下：

磁场的应用地磁导航系统

磁场的应用地磁导航系统地磁导航系统是利用地球的磁场以及磁感应原理来实现导航的一种技术。

这种导航系统广泛应用于航海、航空、导弹制导等领域。

通过分析地磁场的变化，系统可以确定导航目标相对于地球的方位、位置和速度，并为航行提供准确的引导。

一、地磁导航系统的原理地磁导航系统基于磁感应原理，利用地球的磁场与导航设备之间的相互作用来确定目标位置和方向。

地球的磁场是由地核内部的熔融岩浆流动形成的，具有一定的稳定性和规律性。

导航设备通过测量地磁场的强度和方向来确定自身相对于地球的位置和方向。

二、地磁导航系统的工作原理地磁导航系统主要包括磁感应传感器、信号处理单元和导航控制单元。

磁感应传感器负责测量地磁场的强度和方向，将结果传输给信号处理单元。

信号处理单元对传感器的输出信号进行分析和处理，得出目标的方位、位置和速度等信息。

导航控制单元根据处理结果，为航行提供准确的引导。

三、地磁导航系统的应用1. 航海导航：地磁导航系统广泛应用于航海领域。

通过测量地磁场的强度和方向，船舶可以确定自身相对于地球的位置和方向，实现航行的精确导航。

这对于远洋航行、海底勘探、海上救援等具有重要意义。

2. 航空导航：地磁导航系统在航空领域也有广泛的应用。

飞机可以通过测量地磁场的变化，确定自身相对于地球的位置和方向，进行准确的导航和飞行控制。

这对于航空安全和飞行效率都具有重要作用。

3. 导弹制导：地磁导航系统还被用于导弹制导和打击精度的提高。

导弹可以通过地磁导航系统测量地磁场的变化，确定自身相对于地球的位置和方向，实现精确打击目标。

四、地磁导航系统的优势地磁导航系统相比其他导航技术具有许多优势：1. 稳定性高：地球的磁场稳定性较高，不受天气、时间和地理环境的影响，能够提供可靠的导航信息。

2. 精确度高：地磁场的变化可以被磁感应传感器精确测量，可以提供精确的目标方位、位置和速度等信息。

3. 可用性广：地球上几乎任何地方都存在地磁场，地磁导航系统几乎适用于所有环境和地理条件。

地磁匹配导航算法及地磁场模拟系统研究论文论文

Classified Index: V448. 2Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON THE GEOMAGNETIC NAVIGATION MATCHING ALGORITHM AND THE GEOMAGNETIC FIELD SIMULATION SYSTEMCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for: Specialty:Affiliation:Date of Defence:Degree-Conferring-Institution: Liu YayunProf. Wang ChanghongMaster of EngineeringControl Science and Engineering Dept. of Control Science and Engineering June, 2011Harbin Institute of Technology摘要摘要地磁辅助导航系统是一种自主导航方法，隐蔽性强，不受地形和恶劣天气的影响，具有全天时、全天候和全地域的特点，作为一种新的导航方法，地磁辅助导航在航空、航天和航海等领域将发挥越来越重要的作用。

因此开展地磁辅助导航理论研究，建立用于地磁导航系统评估和验证的地磁场模拟系统，具有重要的理论和实际意义。

地磁匹配算法作为地磁辅助导航系统的核心技术之一，它的优劣将直接影响整个系统的导航精度和匹配效率。

本论文首先针对常见的地磁匹配算法MAGCOM 算法和ICCP 算法进行了研究，并对这两种算法的匹配效果进行了仿真，结果表明MAGCOM 算法简单，运算速度快，但是精度比较低，不能校正航向误差；ICCP 算法可以对航向误差进行校正，并且精度比较高，但是初始误差不能过大，否则容易匹配失败，并且容易陷入局部最优。

其次，针对上述算法的不足，提出了将遗传模拟退火混合算法和ICCP 算法相结合的新的匹配方法。

地磁导航定位原理的应用

地磁导航定位原理的应用1. 引言地磁导航定位是一种利用地球磁场进行定位的技术，通过测量地磁场的强度和方向，可以确定自身的位置和朝向。

这种技术被广泛应用于室内导航、智能车辆导航、无人机导航等领域。

本文将介绍地磁导航定位的原理，并探讨其在实际应用中的具体应用场景。

2. 地磁导航定位原理地球的磁场是由地核的自转和地球电流系统所产生，具有一定的时空变化特性。

地磁导航定位利用地磁场的空间分布和变化规律来确定位置和朝向。

其基本原理可以概括如下：•地磁定位传感器：通过内置的磁传感器测量地磁场的强度和方向。

•磁场数据处理：对测量得到的磁场数据进行数字信号处理和滤波，消除干扰和噪声。

•地磁定位算法：根据处理后的磁场数据，利用定位算法计算出当前的位置和朝向。

3. 地磁导航定位的应用场景3.1 室内导航地磁导航定位在室内导航中具有重要的应用价值。

传统的GPS定位在室内准确度较差，而地磁导航定位可以通过磁场传感器感知地球磁场的变化，实现对室内位置的准确定位。

这在商场、机场、地铁站等复杂建筑环境中具有广泛的应用前景。

3.2 智能车辆导航地磁导航定位在智能车辆导航系统中也有广泛的应用。

智能车辆可以通过地磁传感器感知道路两侧的磁场信息，并利用定位算法确定车辆的位置和行驶方向。

这对于自动驾驶、车辆导航和行车辅助等方面具有重要意义。

3.3 无人机导航地磁导航定位在无人机导航系统中也有着重要的应用。

无人机可以通过地磁传感器测量地磁场的强度和方向，并通过定位算法确定自身的位置和朝向。

这对于无人机的定位、航拍和飞行控制等方面非常关键。

4. 地磁导航定位的优势和挑战4.1 优势•室内定位精度高：地磁导航定位可以提供高精度的室内定位服务，解决了GPS在室内定位中的精度问题。

•环境适应性强：地磁导航定位可以适应各种建筑环境，无论是商场、地铁站还是机场，都可以实现准确的定位。

•成本低廉：与其他定位技术相比，地磁导航定位的成本较低，适合大规模应用。

匹配导航

匹配导航——地磁匹配导航内容一．必要性二．研究现状三．现状分析四．我们的工作五．未来的工作地形匹配导航6100061500620006250063000X /m63000204500205000205500206000206500207000Y/m真实航迹INS航迹匹配航迹一、必要性随着陆地资源的匮乏，近年来国家对海洋资源的开发力度愈来愈大，应用于海底管线探测、水下沉船打捞以及水下资源勘探等领域的水下自制运动载体（如AUV，ROV）的研究得到了快速发展AUVROV攻击性核潜艇(SSN)必潜艇导航系统必须是一种功能齐备、复杂而自动化程度极高有源导航手段：以短基线，超短基线，主动声呐为代表的声学导航：1）精度较高；2）需要母船搭载；3）发射声信号隐蔽性差。

GNSS：1）准确性高；2）信号在水中衰减较快；3）水面或近水面导航隐蔽性差。

地形匹配导航定位系统1）发射声信号隐蔽性差；2）海洋地形特征变化平缓，精度低。

惯性导航系统1）无源；2）全天候；3）实时提供三维位置及速度；4）导航定位误差随时间积累。

重力辅助导航1）无源；2）全天候；3）海底重力变化较为平缓区，不稳定；4）匹配序列较长。

因此，研究无源、自主、高精度水下导航定位技术，保证水下导航系统的精度和稳定性显得非常必要和迫切。

地磁：1）一种基本地球物理学特征存在于地球的每一个角落。

2）地磁场包含7要素，这些要素均可以作为匹配源，保证了匹配的多样性和稳定性。

3）地磁作为矢量数据，具有指向性。

4）地磁无需向外界发射信号。

其导航具有无源性、隐蔽性。

期解决现有导航系统存在的问题，为水下潜航器服务。

二、研究现状研究现状地磁导航系统研究现状地磁背景场模型研究现状地磁匹配导航算法研究现状适配区划分研究现状研究现状(系统)20世纪60年代末，美国的E-systems公司提出了基于地磁异常场等值线匹配的MAGCOM系统，从而开始了现代地磁匹配导航系统的研究。

20世纪80年代初，瑞典的lund学院对船只的地磁强度进行了实验，实验中将地磁强度的测量数据与地磁图进行人工比对，确定船只的位置；同时根据距离已知的两个传感器的输出时差，确定船只的速度。

地磁导航原理的应用

地磁导航原理的应用1. 什么是地磁导航原理地磁导航原理是指利用地球的磁场作为导航参考，通过测量和分析地磁场的变化来确定位置和方向的一种导航技术。

地球周围存在一个由地磁场构成的磁场环境，地磁导航原理就是利用这一磁场环境进行导航。

2. 地磁导航原理的应用场景地磁导航原理可以应用于以下场景：•车载导航系统：通过采集车辆周围地磁场的数据，利用地磁导航原理计算出车辆的位置和方向，从而实现车辆的导航功能。

•室内定位系统：在室内环境中，GPS信号往往受限制，无法准确定位。

而地磁导航原理可以通过在室内部署地磁传感器，利用地磁场的变化来实现室内定位。

•矿井导航系统：在地下矿井等供给信号稳定性较差的环境中，利用地磁导航原理可以实现人员和设备的定位功能，提高矿井工作效率和安全。

3. 地磁导航原理的工作原理地磁导航原理基于地球的磁场变化来确定位置和方向。

地球磁场是由地球内部的磁性物质运动引起的，它在地表空间中表现为一个复杂的三维结构。

地磁导航原理的工作原理如下：•第一步：获取地磁数据。

通过地磁传感器测量周围地磁场的强度和方向等数据，并以数字信号形式输出。

•第二步：数据处理。

对获取的地磁数据进行合理处理，包括滤波、降噪等，以得到可靠的地磁数据。

•第三步：地磁场定位。

利用已知的地磁场模型和测量到的地磁数据进行匹配，从而确定当前位置和方向。

4. 地磁导航原理的优势和局限性地磁导航原理具有以下优势：•磁场环境稳定：相比于其他导航技术，地磁导航原理所依赖的地磁场环境相对稳定，不易受到外界因素的影响。

•低成本：地磁传感器相比于其他传感器的成本较低，使用成本相对较低。

•无需外部信号：地磁导航原理不依赖于其他导航系统或信号源，可以单独使用。

然而，地磁导航原理也存在一些局限性：•受环境影响：地磁导航原理受到地磁场环境和周围物体的影响，如建筑物、地下结构等，会对导航结果产生一定影响。

•精度有限：地磁导航原理的精度相对较低，无法满足某些高精度导航需求。

地磁匹配导航算法研究

ｊｎ００４，Ｃｈｎ；３６９９Ｔｒｏｓｅｊｇ１０９ｉｇ１０９ｉａ．３９ｏｐ，Ｂｉｎ００ｔｈｎｖｇｔｎＡｌｏｉｍ（ｓｒｃ：ｏｇｅｉＭａｃｉｇＮａｉａｉｇｒｈＧＭＮＡ）ｉａｏｔｎｃｏｉｅｃｈａｉａｉｎｃｏｔｓｎｉｒａｔｆｔｒｔｉｌｎｅｔｅｎｖｇｔｍｐａｏｎｕｏ
中图分类号：３８Ｕ６６１Ｐ１；６．文献标志码：Ａ文章编号：０６７４（０１０ —０６０１０－９９２１）２００ —５
ＲｅｅｒｈｏｏａｎｔｃＭａｃｎａｉａｉｎＡｌｏｉｈｓａｃｎＧｅｍｇｅｉｔｈｉｇＮｖｇｔｏｇｒｔｍ
ｆｒｒｔａｉａｉｎａｇｒｈｓｒｏｈｂｓｄｏｅｓｇｅｐｉｔｏｍｅｗｏｎｖｇｔｌｏｔｍｅｂｔａｅｎｔｉｌｏｎ，ｗｈｃｋｓｔｅｈｖｅｃ－ｆｃｎｙｈｏｉａｈｎｉｍａｅｍａｅｔｏｅｆｉｃ：ｔｅｈｈｈｉｅ
于向量的地磁匹配导航算法及其改进算法：于基ＭｏｔａｌｎｅｒＣｏ的地磁匹配导航算法。
天然的坐标系。地磁匹配导航的过程就是一个用地
磁场信息进行导航的过程。理论上近地空间的任意点的地磁场矢量是不相同的，且与地理经纬度是一一
磁场参数与地磁数据库进行相关处理，而得到最从后的结果。其基本步骤如下：

地磁导航原理的应用

地磁导航原理的应用
地磁导航原理是指利用地球磁场的特性来进行导航的方法。

地球磁场是由地球内部的磁体产生的，它在地球表面形成了一个规律的磁场分布。

利用地磁导航原理，可以确定自己的位置、方向和速度。

地磁导航原理的应用包括：
1. 导航系统：地磁导航被广泛应用于航海、航空、航天等领域的导航系统。

通过测量地磁场的强度和方向，可以确定船舶、飞机或卫星的位置、航向和速度。

2. 定位服务：地磁导航技术可以用于室内定位服务。

利用地磁传感器和地磁地图，可以准确地确定移动设备在建筑物内的位置，为用户提供室内导航和定位服务。

3. 磁罗盘：磁罗盘是一种基于地磁导航原理的测量仪器。

它可以测量地磁场的强度和方向，用于定位方向和判断航向。

4. 磁力计：地磁导航原理也常用于磁力计的测量。

磁力计可以测量周围环境中的磁场强度和方向，并进行相关的计算和分析，用于各种科学研究和工程应用。

总之，地磁导航原理的应用广泛，可以提供准确的定位和导航服务，为人们的生活和工作带来便利。

地球磁场对导航系统的影响

地球磁场对导航系统的影响导航系统是我们现代社会中不可或缺的技术之一。

它们通过利用卫星定位系统（GNSS）和磁场传感器等技术，为人们提供精确的位置和导航信息。

然而，地球的磁场对导航系统的性能和准确性也有一定的影响。

本文将探讨地球磁场对导航系统的影响，并重点讨论其在定位和导航过程中的作用。

首先，地球磁场对导航系统的影响主要体现在磁场的干扰和航向误差方面。

地球的磁场是由地球内部的地磁场所产生的，它对导航系统中的磁传感器和罗盘具有一定的干扰作用。

由于地球磁场的不均匀性和随时间的变化，导航系统中的传感器可能会受到来自地球磁场的误差干扰，导致航向的不准确性。

这对于需要精确导航的应用来说，是一个值得关注的问题。

其次，地球磁场对导航系统中的指南针和磁传感器的校准也有一定影响。

由于地球磁场的存在，指南针和磁传感器可能会受到外部磁场的影响而导致校准不准确。

为了确保导航系统的准确性，必须根据实际的地磁场情况，对导航系统中的传感器进行定期校准和补偿。

这样可以最大程度地减小地球磁场对导航系统的影响，提高系统的准确性和可靠性。

另外，地球磁场对导航系统中的卫星信号传输也会产生影响。

导航系统主要依赖卫星定位系统（GNSS）的信号来获取精确的位置和导航信息。

然而，地球磁场的存在可能会对卫星信号的传输和接收产生干扰。

这可能导致导航系统的定位误差增加，从而影响导航的准确性。

为了减少地球磁场对卫星信号的干扰，导航系统通常会采用特殊的接收技术和算法，以提高信号的质量和可靠性。

此外，地球磁场的变化还会对导航系统的地图匹配和路径规划等功能产生影响。

地球磁场的变化会导致地图上磁北方向的变化，从而影响导航系统中的地图与实际位置的匹配度。

在路径规划过程中，导航系统需要将地球磁场的变化考虑进去，以保证最佳路径的准确性和实用性。

这需要导航系统具备强大的计算能力和精确的地理数据，以应对地球磁场的变化挑战。

然而，尽管地球磁场对导航系统有一定的影响，但现代导航系统通常会采用各种技术和算法来补偿和纠正这种影响。

地球磁场与导航系统的关系

地球磁场与导航系统的关系在我们的日常生活中，导航系统已经成为不可或缺的一部分。

无论是出门旅行、寻找陌生的地点，还是在城市中穿梭，导航系统都能为我们指引方向。

然而，你是否想过，这些导航系统的背后，地球磁场起着怎样至关重要的作用呢？地球就像一个巨大的磁体，拥有自己的磁场。

这个磁场从地球内部延伸到太空，形成了一个复杂而又微妙的磁力线网络。

对于导航系统来说，地球磁场是一种天然的、免费的“指南针”。

在古代，人们就已经发现了磁石的指向性，并利用这一特性制造出了简单的罗盘用于导航。

罗盘的指针总是指向地球磁场的北极，帮助航海者在茫茫大海中确定方向。

虽然这种基于磁石的导航方式比较粗糙，但它却是人类利用地球磁场进行导航的早期尝试。

随着科技的不断发展，现代导航系统变得越来越精确和复杂。

全球定位系统（GPS）就是其中最具代表性的一种。

GPS 通过卫星来确定物体的位置，但在某些情况下，比如在高楼林立的城市峡谷、深山峡谷或者室内等卫星信号容易受到遮挡或干扰的地方，GPS 可能会出现定位不准确甚至无法定位的情况。

这时，地球磁场就可以作为一种补充和辅助的导航手段。

地球磁场在不同的地理位置上强度和方向都有所不同。

通过测量地球磁场的这些变化，我们可以得到关于位置的信息。

一些现代的导航设备，如智能手机中的电子罗盘，就是利用磁力传感器来感知地球磁场的方向，从而为用户提供方向指示。

这些设备可以与 GPS 等卫星导航系统结合使用，提高导航的可靠性和准确性。

此外，地球磁场还在航空、航海等领域发挥着重要作用。

飞机和船舶在长途航行中，除了依靠卫星导航外，还会使用磁罗盘来辅助导航。

特别是在遇到紧急情况，卫星导航失效时，磁罗盘可以提供最后的方向保障。

然而，地球磁场并不是一成不变的。

地球磁场会随着时间发生缓慢的变化，这种变化被称为地磁漂移。

此外，太阳活动等外部因素也可能会对地球磁场产生干扰，导致地球磁场出现短期的波动和异常。

这些变化和异常对于依赖地球磁场进行导航的系统来说是一个挑战。

地磁匹配导航算法及延拓研究

地磁匹配导航算法及延拓研究【关键词】地磁匹配；二维算法；三维拓展；地磁测量0 引言地磁匹配导航技术作为一种无源惯导辅助导航方式，具有全天时、全天候、全地域、低能耗的特点，是一个非常重要的研究方向[1]；其中最核心的研究问题是地磁匹配导航的算法问题，近年来研究较多的是二维算法，已经有很多仿真结果表明其可以用于实际应用[2]。

但是在地磁匹配中，不同类型的飞行器在不同的区域不同的航迹规划条件下其飞行高度是不同的，如何将在特定高度制成的基准图有效地应用于飞行器地磁匹配是一个具有重要价值的研究问题。

这就需要进行算法的三维严拓研究及其数据验证，而此方面的研究则进展缓慢，本文针对二维算法及三维延拓进行研究探讨。

1 地磁匹配导航原理地磁导航系统主要由地磁数据库、地磁传感器和地磁匹配算法等组成。

当飞行器在地表飞行时，地磁场强度的变化主要体现为异常场强度的变化，由于地磁异常场非常稳定，基本不随时间变化，所以一般采用表示地磁异常场特征的地磁异常图作为地磁导航数据库。

磁场强度总量由磁传感器获得，包括地磁场和环境干扰磁场，通过误差补偿、提高传感器精度等手段测得地磁数据后，经过日变校正等处理，得到最终的地磁场的测量值。

使用地磁匹配算法对惯导误差进行纠正，使得导航系统向正确航迹靠拢，沿规划航迹飞行。

1.1 地磁场地球本身就是一个天然的巨大磁体，经纬度所对应的磁场值是唯一的，地磁场是一个矢量场，磁场强度大小和方向都随着空间和时间的变化而变化，因此它可以用地理位置和时间来表示。

地球表面的地磁场b （r ，t）表示如下：1.2 导航基本原理地磁匹配是一种无源自主式导航方法，通过实时采集一维地磁场数据来获得二维定位。

首先将飞行器所经过的特定区域网格化，取每个网格点值构成地磁基准图。

当飞行器进入该区域时，地磁传感器实时采集一维磁场数据，形成一个实测磁场值序列，将地磁基准图与该序列进行匹配计算，寻找正确的位置，将此值用来修正惯性导航的位置信息，以便完成对飞行器航线误差的纠正。

地磁匹配导航的原理

地磁匹配导航的原理地球上的磁场是由内核的涡流和地幔的热对流所产生的大规模磁场结构。

这个磁场有着时间和空间上的变化，这些变化可以被用来进行导航定位。

人们已经观测到地球磁场的变化是有规律的，比如同一地区的磁场变化可以被认为是稳定的，而不同地区的磁场则有明显的差别。

这种差别是由地表的地磁异常所致，它是地壳中的矿物质、岩石和矿物质经地质作用形成的，使地壳地磁场的总场与预报场有差别的异常现象。

通过现代地磁传感器可以测量到地球上的磁场信息，这些传感器可以被安装到移动设备上，例如智能手机和汽车导航系统。

传感器可以测量磁场的三个分量，即X轴（水平向北）、Y轴（水平向东）和Z轴（垂直向上）。

在导航过程中，移动设备会实时采集和记录地磁数据。

为了实现导航定位，需要进行地磁数据的处理和分析。

一般来说，首先需要进行数据的预处理和滤波，以去除噪声和干扰。

然后，通过特定的算法将地磁数据转化为导航方向信息。

常用的算法有地磁传感器校准、地磁判定和地磁匹配。

地磁传感器校准是指通过分析采集的地磁数据，确定地磁传感器的偏差和误差，然后校正得到准确的磁场数据。

这一步骤是非常重要的，因为地磁传感器的准确性对导航定位结果有着重要的影响。

地磁判定是指根据地磁数据来判断当前的导航方向。

可以通过计算磁场矢量的模长和角度来确定设备的朝向。

通过与预先设定的方向进行比较，可以得到当前的方位信息。

地磁匹配是指将测得的地磁数据与地磁数据库进行匹配，来确定当前位置。

地磁数据库通常包含了已知位置的地磁数据集合。

通过对比采集到的地磁数据与数据库中的数据，可以找到最匹配的位置信息。

最后，通过地磁匹配导航系统，可以实现在地铁、室内等GPS信号不可用的环境下的定位导航。

这种导航技术具有定位精度高、成本低廉等优点，被广泛应用于智能手机、车载导航、无人驾驶等领域。

总之，地磁匹配导航的原理是基于地球磁场的变化特征，通过采集地磁数据和利用算法来实现导航定位和方向判定。

通过地磁传感器校准、地磁判定和地磁匹配等步骤，可以实现在GPS信号不可用的环境下的准确导航定位。

地磁匹配导航关键技术浅析_谢仕民

控制与制导本文2007-09-13收到,谢仕民、李邦清、刘峰分别系北京自动化控制设备研究所硕士研究生、研究员、研究员,鲁建系空军驻京丰地区军事代表室总代表地磁匹配导航关键技术浅析谢仕民李邦清刘峰鲁建摘要对国际上地磁匹配导航的研究情况及其关键技术做了简要介绍,包括地磁匹配导航技术的由来、发展动态、基本原理和特点以及地磁匹配导航研究目前已经具备的条件和尚需解决的关键技术。

最后对这种导航技术做了展望。

关键词地磁匹配磁传感器数据库匹配算法引言地磁场是地球的固有资源。

鸟类学家研究的成果表明,信鸽是利用敏感地磁场而找家的。

聪明的信鸽能用最短的时间从几十和几百千米外飞回家。

基于上述启发,能否利用地磁场资源为飞行器导航和定位,以及地磁场在航空、航天、航海工程中是否有更广泛的应用,是一个值得探讨的领域。

目前已有的各种导航方法,在实际应用条件下各有其优缺点。

惯性导航自主性强,但其导航精度主要取决于陀螺的精度,其位置与速度误差会随时间积累而增大,而且单纯地依靠提高惯性仪表精度来提高导航精度是较为困难的。

天文导航、景像匹配导航、卫星导航和地磁导航的优点为测量是离散的、误差不积累,但天文测量受到天体能见度的限制;景像匹配在地面信息内容(图像信息或地形信息)不丰富或根本无地面信息可利用的地区,无法通过景像匹配实现精确制导;卫星导航由于卫星信号易于受到遮挡和电磁干扰,其应用也受到限制。

不同地区的地磁场要素理论上可以和该地区的地理经纬度一一对应,因此地磁匹配导航技术作为一种隐蔽性很强的无源导航技术,成为目前研究的一个热点。

同时,高精度低成本弱磁测量仪器(磁通门传感器、磁阻传感器)的出现,也为采用地磁匹配来实现导航提供了硬件基础。

1 地磁导航研究动态目前,国际上有关地磁导航在工程上的实际应用在公开文献中鲜有报导。

研究比较多的是利用磁传感器进行航向及姿态测量;通过测量地磁,来获取地质构造、地下矿藏等方面的信息,特别是探测石油、天然气等方面的信息;以及利用磁力矩器对卫星姿态进行控制,在潜艇上也有利用地磁定向的应用。