地磁导航的相关技术研究_傅慷

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钻孔地下的“导航”神技——高精度对接连通井技术的奥秘

钻孔地下的“导航”神技——高精度对接连通井技术的奥秘文图/胡汉月作者简介胡汉月，男，汉族，湖北浠水人，1964年11月生，博士，教授级高级工程师，主要从事地调科研和工程施工等工作。

自古以来就有种说法，叫做“上天容易入地难”。

2012年8月6日，美国“好奇”号探测器历时八个多月飞行大约5 500万千米飞抵火星，圆满完成了一系列科学探索。

然而，对于我们脚下这片赖以生存的土地，人类至今所能抵达探测的深度不足13千米。

用“步履维艰”来描述对地球深部的探索，最恰当不过。

时至21世纪，中国人已掌握太空卫星精准对接技术。

但是，今天我们介绍是的另一项“对接”技术，与其他技术的不同之处在于这种“对接”是在地下发生的。

“高精度对接连通井技术”是一种资源勘探与采矿技术，其核心内容是将两口或多口井在地下矿层中直接用钻头钻通，在矿层中形成一个采矿通道，可以有效地提高可溶性固体矿产或可溢出性气体矿产的产出效率。

那么问题来了，在地下数百米甚至数千米的矿层中，如何引导钻头准确地进入直径仅为50厘米的靶区呢？古有“百步穿杨”，今有“慧磁中靶”。

中国地质科学院勘探技术研究所研发的高精度对接连通井技术就是专门解决钻井对接连通这一难题的。

“穿针引线”话导航让我们把故事回溯到10年前的2006年2月。

那时，中国地质科学院勘探技术研究所远在土耳其安卡拉BEYPAZARI的天然碱矿钻井项目正遭遇到严重困境——首批施工的5个水平井组，仅有一个水平井与其靶井目标顺利实现连通，其余4个井组无一例外地“脱靶”了。

时任ETI -SODA天然碱矿的土方项目经理AliUrguretti先生不无讽刺地对中方项目经理调侃：“先生你能不能跳入500米深的井底下看看到底钻头偏离了靶点有多远？”那么到底是什么原因造成我们的对接井导航技术失灵了？早在1991年，勘探技术研究所在盐矿采矿中开发了对接井水溶采卤技术，并且取得了良好效果。

但是，当战场从国内的盐矿转移到土耳其的天然碱矿时，情况发生变化了：其一，天然碱由碳酸钠和碳酸氢钠组成，其溶解性不及氯化钠；其二，天然碱的碱层较薄，在土耳其ETI-SODA天然碱矿的目标首采层厚度仅为1.2~1.5米厚，不同于盐矿动辄数十米的层厚。

地磁导航关键技术研究

地磁导航关键技术研究引言随着科技的不断发展，导航技术在各个领域的应用越来越广泛。

地磁导航技术作为一种利用地磁场进行定位和导航的技术，在军事、民用等领域都具有重要的意义和应用价值。

本文将介绍地磁导航关键技术的应用和发展，以期为相关领域的研究提供参考。

地磁导航原理地磁导航是利用地球磁场的地磁要素进行位置计算的一种导航方法。

地球磁场由南极和北极向外扩散，形成了一个类似于磁铁的磁场。

地磁导航系统通过感应地球磁场的变化，结合传感器的定位信息，可以计算出自身的位置。

地磁导航关键技术1、传感器技术地磁导航的核心是地磁传感器，它负责感应地球磁场的变化。

目前，地磁传感器技术已经比较成熟，主要有以下几种类型：（1）固态磁芯传感器：这种传感器采用磁性材料作为核心，感应地球磁场的变化，具有体积小、灵敏度高、可靠性好等优点。

（2）电磁感应传感器：这种传感器利用电磁感应原理感应地球磁场的变化，具有测量范围大、精度高等优点。

（3）地磁芯片传感器：这种传感器将地磁测量与惯性测量相结合，具有精度高、体积小、成本低等优点。

2、信号处理技术地磁信号处理技术是地磁导航中的重要环节，主要对传感器输出的信号进行处理和分析，提取出有用的位置信息。

信号处理技术包括滤波、放大、数字化等环节，对于提高导航精度和稳定性具有重要作用。

3、算法技术地磁导航算法是实现位置计算的核心技术，它通过对地球磁场模型的分析和处理，结合传感器的测量数据，计算出位置信息。

常见的算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波器等。

地磁导航应用场景1、海洋导航在海洋导航领域，地磁导航技术可用于船舶、潜艇等水下设备的导航。

由于海洋环境复杂多变，传统的卫星导航系统无法提供稳定的导航服务，而地磁导航则可以充分发挥其优势，提高水下设备的导航精度和稳定性。

2、陆地导航在陆地导航领域，地磁导航技术可用于车辆、无人机等移动设备的导航。

例如，在沙漠、丛林等复杂地形环境中，地磁导航可以有效地解决卫星导航信号遮挡和干扰问题，提高移动设备的导航性能。

地磁导航技术研究和展望

地磁导航技术研究和展望作者：罗宁来源：《山东工业技术》2015年第08期摘要：地磁导航作为一种导航方式，因其自身的特点优势，越来越受到国内外学者的重视。

本文探讨了地磁导航的基础理论和主要技术，研究和介绍了现在较为主流的基于MAGCOM、基于ICCP的磁场相关匹配算法，对地磁导航技术发展方向做了分析，对地磁导航未来的应用做出了展望。

关键词：地磁模型；地心距；地心距0 引言随着科学技术的不断发展，导航定位技术已渗透到人们日常生活各个领域当中，在军事和民用领域中发挥着及其重要的作用。

目前常用的导航定位技术有航位推算导航、无线电导航、惯性导航、地图匹配、卫星导航或应用多种技术的综合导航技术，这些技术都既有其优势，也有各自的缺点。

其实地球本身就有一个大的坐标系，可以用来定位所在的位置，这就是地磁导航。

地磁导航技术具有低能耗，地域广，不受气象条件影响，辐射低，自主性高等优良特征，随着地磁理论的不断完善以及导航算法的日趋成熟，地磁导航凭借这些优良特征成为导航研究领域的热点之一。

1 地磁导航的基本原理和地磁模型的建立地磁场是地球系统的基本物理场，是地球所固有的资源。

地磁场是矢量场，在地球表面理论上每一点的地磁矢量都和其它点的地磁矢量不同。

地磁场作为一个矢量场，不仅有幅值信息可以使用，而且有方向信息可以作为参考，因此可以提供丰富的导航参照信息。

因此，只要能够测量到载体所处地点的地磁矢量，并和存在计算机内的地磁模型相匹配，就可以得到载体的所处位置，实现全球定位。

这是地磁导航的基本原理。

地磁模型的建立：可将地磁场划分为三个部分：其中，r为空间变量，t为时间变量。

为主磁场（也称为地核场），由高温液态铁镍在地幔之下和地核外层之间环流引起，约占地磁场总量的95%以上；为异常场（也叫地壳场），这是一种不随时间变化，由磁化的地壳岩石产生的磁场，约占地磁场总量的4%以上；为干扰磁场，源于磁层和电离层。

在地球物理学中，描述地球主磁场的标准模型为“国际参考地磁场”（IGRF），在IGRF模型中，主磁场的标量磁位可以用球谐函数表示为其中，是地心球坐标系的地心距，余纬和经度，是地球半径，是伴随勒让德函数，和是由观测资料求得的地磁场球谐系数（或高斯系数），N是模型的截断水平。

地磁匹配导航中几项关键技术研究

磁测点的大部分都是稀疏不均匀的，接利用地磁直
ｌ一１ ∑ ．
式（）２中测点间的变异函数用ｙ，）示，点（表测与插值点间的变异函数用ｙＫ，）（表示，小化处极理时的拉格朗日乘数用表示。式（）以表示为２可矩阵形式
征，磁匹配导航（ｏｇｅｉＭａｃｉｇＮａｉａ地Ｇｅｍａｎｔｔｈｎｖｇ— ｃｔｎ就是利用地磁场的这种特征来实现导航的，ｉ）ｏ其工作原理如图１示。所
磁匹配导航中有２个方面因素是影响导航精度的重要因素：一个是地磁场数据库；第二个是匹配区域的选择（地磁适配区的选择）。地磁场数据是决定地磁
域［。以区域化变量理论为基础、异函数为分析变
置。导航时，首先把预先准备的地磁场数据存储在计算机中，成数字地磁基准图。当载体运动到特构定匹配区域时，由地磁传感器测量所在位置的地磁场特征，载体运动一段时间后，量得到一系列的近测实时地磁特征值，称为序列。把测量序列与基准简图进行匹配，出基准图中与测量序列量最匹配的找
第２Ｏ卷第１期
２１年２月０１
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Ｖｏ．Ｏ № ．１２１
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ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ０ＦＵＲＶＥＹＩＳＮＧＡＮＤＡＰＮＧＭＰＩ

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。

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水下地磁导航技术研究综述

·地磁测量具有良好的隐蔽性。隐蔽性是潜艇作战的主要特点，是潜艇生命力和战斗力的基本保证。然而目前各类导航定位系统除惯导以外，几乎都是非自主式的，且隐蔽性差。惯导系统虽然非
ＨＴ２０Ａ磁性材料磁场检测器
尖端科技Ｅｍａｌｌ：ｇｆｋｊ＠ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
尖端科技Ｅｍａｌｌ：ｇｆｋｊ＠ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
水下地磁导航
技术研究综述
★蔡兆云魏海平任治新
摘要：地磁导航作为一种自主导航技术，具有隐蔽性好、稳定、精度高的特点，非常适合潜艇使用。本文阐述了水下地磁导航技术研究的必要性，概要介绍了国内外研究现状和发展趋势，提出了研究涉及的主要内容，并对未来的应用进行了展望。
２００７．３ ◆国防科技２９
但是，世界其它国家的高精度惯性技术与美国差距较大，尚无成熟的静电陀螺。大多数国家水下导航技术手段有限，仅能采用惯性导航、惯性／星光导航、惯性／卫星导航等手段，而采用惯性／星光导艇定时浮出水面接收信号，增加潜艇的暴露概率，降低隐蔽性。鉴于现有的水下导航系统不能全面满足潜艇导航的需要，因此，研制一种适用于潜艇的、具有隐蔽性好、强抗干扰、自主式的导航系统是十分必要的。
由我国研制的磁力仪，灵敏度和采样率高，南北工作跨度大，工作跨度可以适应世界任何地区（包
括跨越地磁赤道海域），可连续２４小时工作，在世界上处于领先地位。在地磁图方面，对相临海域的磁场精密探测航空调查也取得了一定成绩。中科院地震研究所在地球变化磁场干扰的滤波技术取得重大突破，通过建立地磁干扰模型，对地磁异常信息进行滤波，用来确定地震信号。潜艇残留磁场干扰的补偿技术、潜艇装备的抗电磁干扰能力有了较大提高。针对地磁匹配定位技术及组合导航技术的研究，也有相当成就，初步验证了静态地磁匹配定位的可行性和精度。

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。

地磁导航基于方向可变滑动窗口快速匹配方法

地磁导航基于方向可变滑动窗口快速匹配方法
余超;郭庆;谢文俊;曾鸿
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2015(032)003
【摘要】地磁匹配制导系统在对初始点进行重新搜索时,现有方法采用的匹配搜索算法需要使用具有大量浮点运算的误差函数,降低了匹配效率.为解决上述问题,提出一种利用地磁形状特征和方向可变滑动窗口技术的快速搜索方法,采用0、1作为形状特征描述地磁数据,用Hamming距离作为误差函数,利用载体的航向信息动态建立搜索窗口,可有效减少窗口内相似性比较的次数.仿真结果表明,上述方法在不降低匹配精度的前提下,可有效提高地磁匹配初始点的搜索效率.
【总页数】4页(P86-89)
【作者】余超;郭庆;谢文俊;曾鸿
【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,陕西西安710038;成都飞机工业有限公司军代室,四川成都610092
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.一种基于滑动窗口模式匹配的加权预测方法 [J], 王丽珍;周丽华;邓世昆
2.基于地磁导航的智能小车方向控制方法 [J], 郭鹏杰;唐莉萍
3.基于改进多权值滑动窗口的立体匹配方法的实现及应用 [J], 杜娟; 沈思昀
4.基于方向码的旋转不变模板快速匹配方法 [J], 李忠海;申为峰
5.基于滑动窗口模式匹配的动态距离估计方法 [J], 罗清华;焉晓贞;彭宇;彭喜元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

地磁导航技术综述及其与卫星导航等的关系

地磁导航技术综述及其与卫星导航等的关系(2011-03-01 14:00:45)转载▼标签：卫星导航gps地磁地磁导航it1、什么是地磁场？地磁场是地球的固有资源,为航空、航天、航海提供了天然的坐标系。

自从1989年美国Cornell 大学的Psiaki等人率先提出利用地磁场确定卫星轨道的概念以来,这一方向成为国际导航领域的一大研究热点。

地磁导航具有无源、无辐射、全天时、全天候、全地域、能耗低的优良特征,其原理是通过地磁传感器测得的实时地磁数据与存储在计算机中的地磁基准图进行匹配来定位。

由于地磁场为矢量场,在地球近地空间内任意一点的地磁矢量都不同于其他地点的矢量,且与该地点的经纬度存在一一对应的关系。

因此,理论上只要确定该点的地磁场矢量即可实现全球定位。

于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的95%。

内源场主要来自地球的液态外核。

外核是熔融的金属铁和镍，它们是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生了地球磁场。

地磁场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总地磁场的80%~85%，称为偶极子场。

内源场还有五个大尺度的非偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产生的磁场。

起源于地球外的磁场称为外源场，主要由太阳产生，它占了地球磁场的5%。

地磁场是个随时间变化的场，内源场引起的变化称为长期变化，有磁场倒转和地磁场向西飘移。

地磁场每5000~50000年倒转一次，把与现在磁场方向相同的磁场称为正常磁场（磁场从南极附近出来，回到北极），把与现在磁场方向相反的称为倒转磁场，地质时期上出现了四个较大的倒转期，现在为布容正向期，往前有松山反向期，高斯正向期和吉尔伯特反向期。

固体地球外部的各种电流体系引起的地磁场变化快，时间短，称为短期变化。

短期变化又分为平静变化和扰动变化，其中平静变化包括太阳静日变化和太阴日变化，扰动变化包括磁暴、亚暴、钩扰、湾扰和地磁脉动。

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。

基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法研究

基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法研究在现代科技的长河中，导航技术如同一艘扬帆起航的巨轮，正乘风破浪，朝着智能化、精准化的方向驶去。

而“基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法”的研究，无疑是这艘巨轮上的一颗璀璨明珠，它以其独特的魅力和潜力，引领着导航技术的未来。

首先，让我们来剖析这项技术的精髓所在。

地磁场，这个地球自带的神秘力量，一直以来都是导航领域的重要研究对象。

它就像一位沉默的舞者，在地球的每一个角落翩翩起舞，留下独特的足迹。

而“自适应圆弧状路径搜索”技术，则像是这位舞者的忠实观众，通过精准捕捉这些足迹，实现对位置的精确定位。

这种技术的核心在于其自适应能力，它能够根据不同的环境条件和需求，自动调整搜索策略，确保在最短的时间内找到最优路径。

然而，任何一项技术的发展都不可能一帆风顺。

在实际应用中，“基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法”也面临着诸多挑战。

比如，地磁场的变化受到多种因素的影响，如太阳活动、地质结构等，这些都会对导航精度产生一定的影响。

此外，如何将这种技术与现有的导航系统进行有效融合，也是一个亟待解决的问题。

尽管如此，我们有理由相信，“基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法”具有广阔的应用前景。

想象一下，在未来的某一天，当你驾驶着汽车行驶在陌生的城市街道上时，这项技术能够为你提供精确无误的导航服务。

无论你身处何地，无论你面临何种复杂的环境条件，它都能够像一位智慧的向导一样，引领你安全、快捷地到达目的地。

此外，这项技术还可以应用于无人机、自动驾驶汽车等领域。

在这些领域，对于导航精度和稳定性的要求更为苛刻。

而“基于自适应圆弧状路径搜索的地磁感知导航定向方法”凭借其出色的性能表现，无疑将成为这些领域的核心技术之一。

当然，任何一项技术的发展都需要一个过程。

目前，这项技术还处于研究和试验阶段，距离大规模应用还有一段距离。

但正如古人所说：“千里之行，始于足下。

用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计

用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计一、引言随着无人驾驶技术的不断发展，导航系统在各种领域中扮演着越来越重要的角色。

组合导航系统是一种集成了多种传感器以实现高精度导航的系统，其中地磁导航传感器是其中的重要组成部分之一。

地磁导航传感器能够通过感知地球的磁场来确定方向和位置，因此在室内、隧道、城市峡谷等GPS信号受限的环境中具有重要的应用前景。

本文将重点讨论用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器的设计。

二、三轴地磁导航传感器原理三轴地磁导航传感器是一种用于感知地球磁场的传感器，通过测量地磁场强度和方向来确定设备的方向和位置。

其原理是基于磁感应定律，当传感器受到磁场的作用时，会产生感应电动势，并通过测量电动势的大小和方向来获取周围磁场的信息。

三轴地磁导航传感器通常包含三个独立的磁感应器，分别沿X、Y、Z轴方向布置，以实现对三轴磁场的感知。

1. 磁感应器选型：在设计三轴地磁导航传感器时，首先需要选择合适的磁感应器。

通常情况下，可以选择霍尔传感器或磁电传感器作为磁感应器。

霍尔传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点，适合用于测量磁场的强度和方向；而磁电传感器则具有稳定性好、温度特性小等优点，适合用于实现高精度的磁场测量。

根据实际需求和成本考虑，可以选择合适的磁感应器进行设计。

2. 传感器布局：三轴地磁导航传感器的设计需要合理布局磁感应器，以确保能够感知周围三轴磁场的变化。

通常情况下，可以采用正交布局的方式，将三个磁感应器分别布置在X、Y、Z轴方向，以实现对三轴磁场的感知。

为了进一步提高传感器的精度和稳定性，还可以考虑在设计中加入磁场校准电路，以抵消外界干扰和传感器本身的漂移。

3. 信号处理电路：在设计三轴地磁导航传感器时，需要设计对应的信号处理电路，以实现对磁场信号的放大、滤波和数字化处理。

信号处理电路的设计需要考虑并尽量减小传感器本身的噪声、漂移和非线性特性，以确保可以获取准确的磁场信息。

还需要考虑实现与其他传感器和导航算法的接口，以实现组合导航系统的整体功能。

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。

地磁导航技术研究进展综述

地磁导航技术研究进展综述地磁导航技术是一种利用地球磁场作为参考，探测和定位对象的技术。

最早应用于海上航行，目前已被广泛用于各种航空活动、水下活动和陆上活动，使得其成为一种重要的定位技术。

因此，地磁导航技术的研究越来越受到人们的重视，近年来也取得了长足的进展。

当前，地磁导航技术的主要研究方向是地磁异常检测、精准定位、传感器技术、算法开发等。

首先，随着小型卫星的大量应用，地磁异常检测技术也取得了长足的进展。

研究者们已经开发出一种新型的空间磁场模型，该模型不仅可以准确描述宇宙空间中的磁场结构，而且可以根据地磁异常模型对地球磁场进行分析、模拟和预测，从而更好地检测地磁异常。

其次，精准定位是地磁导航技术的关键部分，研究者们也利用多种方法来改善定位精度。

例如，研究者们已经通过研究GPS和地磁数据的相关性来提高定位精度，并利用磁场监测装置将磁场信息与GPS定位信息结合起来，以提高定位精度。

此外，研究者们还开发了一种新型的定位算法，该算法可以利用多种信息，包括GPS位置信息、磁场信息和其他传感器信息，以提高定位精度。

第三，为了改善地磁导航技术，研究者们还在不断发展新的传感器技术。

例如，研究者们利用新型的磁敏传感器，可以更准确地测量地磁场，从而提高定位精度。

此外，研究者们还发展出了一种新型的多智能传感器，该传感器可以同时检测多种环境参数，如温度、湿度和光照等，用于更精确地测量环境变化，从而提高定位精度。

最后，算法开发也是地磁导航技术研究中的重要内容。

研究者们利用统计学原理和机器学习算法，开发出了一种新型的定位算法，可以更有效地利用地磁场数据，从而提高定位精度。

此外，研究者们还利用深度学习算法，开发出一种新型的定位算法，可以准确地预测定位精度，从而改善定位精度。

以上就是关于地磁导航技术研究进展的综述，近年来，地磁导航技术已经取得了长足的进展。

其中，研究者们不断发展新的传感器技术、算法开发和地磁异常检测技术，以改善定位精度，使得地磁导航技术更加可靠可信。

地磁导航关键技术研究共3篇

地磁导航关键技术研究共3篇地磁导航关键技术研究1地磁导航关键技术研究人类在自然界中向往探索与发现的欲望从未远离过我们的内心，而这种欲望也推动着我们对科技的不断追求。

现在，地磁导航技术已成为物联网、无人机、智能制造等新兴领域中的重要工具，然而，其实现受到了很多因素的限制。

因此，为了进一步推动地磁导航技术的应用和发展，关键技术的研究至关重要。

地磁导航技术起源于指南针的应用。

而所谓的地磁导航，是指利用地球磁场的特性来确定对象的位置和方向的一种定位技术。

地球磁场是由地球内部热液体运动而产生的电流产生的，因而其磁场强度和方向随着时间和地点的变化较小。

这种地球磁场的稳定性是我们对于地磁导航的使用提供了必要条件。

地磁导航可以在毫秒级别内完成定位，并且在广泛的天气条件下，可以保持良好的稳定性。

因此地磁导航已广泛应用在定位和导航系统中，特别是在室内和地下环境中，其精度和稳定性无论在城市、野外或气象等变化环境下都有很好的表现。

然而，近年来的研究发现，地磁定位的精度受到了许多因素的影响，其中主要包括地球磁场不稳定、地球表面电磁噪声干扰、磁性材料的影响等。

这些影响因素直接影响到了定位的精度和可靠性。

为了解决这些影响因素对地磁导航的影响，各国在地磁导航领域的研究中，取得了许多关键的技术突破。

以下是一些关键技术的研究：1.地球磁场建模技术根据地球磁场的测量和分析，利用地球物理学原理，建立磁场模型。

根据这个模型，确定设备所处地点的地磁场参数。

这样可以大大提高地磁导航的精确度并减少模型误差。

2.地表电磁噪声抑制技术由于地表电磁噪声的存在，导航设备几乎无法捕获到真实的地磁场信号。

因此，需要采用数字滤波技术来抑制电磁噪声，以确保地磁导航设备对真实的地磁场信号具有高度的灵敏性。

近年来，研究人员提出了一些新的算法来抑制电磁噪音，如小波去噪和混沌去噪，并取得了显著的效果改进。

3.磁性环境干扰处理磁性材料会影响电子罗盘测量的精度，尤其是在机器人和无人机等应用中，通常需要在钢筋水泥结构、桥梁和隧道等磁性材料环境下完成导航。

地磁导航载体干扰磁场补偿技术研究

地磁导航中进行地磁测量时会受到载体磁场的影响，载体自身的干扰磁场主要包含以下几个方面：(1)载体自身的钢铁结构所具有的恒磁干扰以及被地磁场磁化而产生激磁干扰；(2)载体运动时通过自身导体材料的磁通发生改变，进而产生涡流磁场；(3)载体所携带的电器设备中的电流产生的干扰磁场。

（4）交流磁场（王教员提到过，影响微小，一般忽略）。

因此必须对载体磁场进行精确补偿，以提高磁场测量精度，针对载体材料受地磁场影响而产生的同姿态相关的干扰场，可以通过航磁补偿的方式，通过建立模型，求解参数，进而反向补偿的方法来解决。

目前较先进的方法是采用三轴磁传感器（首先要对其进行标定）对前三种（恒磁干扰，激磁干扰，涡流磁场干扰）磁场进行建模，方程如下：其中，Tx,Ty,Tz代表地磁场在载体坐标系x，y，z轴的投影；Tmx,Tmy,Tmz代表三轴传感器三个轴向上的测量结果（即地磁场和干扰磁场叠加后在三个载体坐标轴上的投影），Tpx,Tpy,Tpz 代表恒磁干扰。

a ij与b ij分别代表激磁比例系数和涡流磁场比例系数。

推导过程中将载体在各个轴向上的转动分量予以同时考虑，以便克服原有方法中由于姿态改变存在耦合所产生的误差缺陷。

另外，运用高精度的惯导系统方便精确的求取载体姿态和角速度，最后运用卡尔曼滤波技术求取模型的参数，能有效抑制噪声干扰并防止奇异解的出现，充分利用了大量数据做最优参数估计。

航磁补偿技术方案如下图：另外还有以下几种技术：1.基于椭圆约束的载体磁场标定及补偿方法。

该方法采用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对捷联式磁传感器测量数据进行椭圆拟合，保证了拟合曲线必为椭圆，从而实现载体磁场的准确标定，然后利用标定参数实现对载体磁场的精确补偿。

2. 快速载体磁场标定及补偿的方法.该方法本质上是将载体磁场补偿问题转化为椭圆拟合问题,利用带椭圆约束的最小二乘拟合方法对多于6个航向的捷联式三轴磁传感器测量数据进行椭圆拟合,进而实现载体磁场的快速标定和补偿.3. 应用磁偶极子磁场分布理论,建立利用理想传感器测量值计算地磁场的地磁测量模型，同时在分析磁场传感器测量误差的基础上,建立综合考虑载体磁场干扰和传感器误差影响的地磁测量模型。

地磁导航原理的应用实例

地磁导航原理的应用实例1. 引言地磁导航是一种基于地磁场的导航技术，在现代社会中得到了广泛的应用。

它利用地球表面的地磁场信息，通过处理和解析这些信息，来确定一个人或物体的位置和方向。

地磁导航的原理主要基于地球的磁场和磁传感器的测量技术，具有准确、低成本和实时性强等特点。

本文将介绍地磁导航的原理，并通过实例展示其在实际应用中的情况。

2. 地磁导航原理地磁导航原理基于地球的磁场和磁传感器的测量技术。

地球作为一个大型磁体，产生了一个复杂的磁场，被称为地磁场。

地磁场的分布在不同的地区和不同的时间可能会有差异，但地磁导航技术可以通过对地磁场的测量和分析，来确定在地球上的位置和方向。

地磁导航主要通过磁传感器测量地球的磁场，并对测量结果进行分析处理。

常用的磁传感器包括磁强计和磁电传感器。

磁强计通过测量地磁场的强度来确定方向，而磁电传感器则通过测量地磁场的方向来确定位置。

地磁导航技术还需要与其他传感器和算法结合使用，以提高导航的准确性和可靠性。

例如，可以结合加速度计和陀螺仪等惯性测量单元（IMU）来获得更精确的导航信息。

3. 地磁导航的应用实例3.1. 室内定位地磁导航在室内定位领域中得到广泛应用。

室内环境中，GPS信号往往不可用或精度较低，而地磁导航可以通过测量地磁场来确定一个人或物体在建筑物内的位置。

这在商场、机场、医院和博物馆等室内环境中非常有用，可以帮助人们迅速找到目的地。

3.2. 车辆导航地磁导航在车辆导航系统中也有重要应用。

传统的车辆导航系统主要依赖于GPS信号，但在高楼、隧道和城市峡谷等环境中，GPS信号可能受到阻塞或干扰。

地磁导航可以作为GPS导航的辅助，通过测量地磁场来提供更准确的位置和方向信息，提高导航系统的可靠性和精度。

3.3. 虚拟现实游戏地磁导航还可以应用在虚拟现实游戏中。

虚拟现实游戏通常需要识别用户在现实世界中的位置和方向，以便在虚拟环境中进行相应的操作。

地磁导航可以通过测量地磁场来确定用户的位置和方向，为虚拟现实游戏提供更真实和精确的交互体验。

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。

地磁导航发展与关键技术思考

2018年第8期信息通信2018 (总第188 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. No 188)地磁导航发展与关键技术思考林昌茂(中国民用航空华东地方空中交通管理局福建分局，福建三明365500)摘要：地磁导航技术是一项自主导航的最佳方式，因为其自身具有零误差、精确度适宜以及抗干扰能力强等诸多的优点而被广泛应用于诸多的领域。

文章首先简要概括了地磁场理论与地磁导航，其次详细地分析了我国带磁导航技术的发展史，最后阐述了地磁导航技术的发展的关键技术，并进一步指出技术发展的研究方向。

关键词:地磁导航;关键技术;研究中图分类号:TN966 文献标识码:A文章编号:1673-1131(2018)08-0071-02目前，导航技术被广泛应用于我国的各个领域的工作，并在其领域的发展中占据了主体地位。

但是就我国目前导航技术的发展的情况来看，整体呈现上升的趋势，但是在发展的过程中仍然存在了诸多的不足，亟待其他的补给技术。

1地磁场理论和地磁导航技术地磁场，即地球和周围空间之间存在的磁场，通常情况下，由主磁场、异磁场以及干扰场构成。

主磁场产生于地核外层与地幔之下的环流，它是随着时间的流逝而不断变化的;而异磁场是由存在于地壳表面的人造磁场以及岩石等地理特征产生的，其稳定性极强,几乎不会随着时间的流逝而产生变化的; 干扰场产生于环电流以及电离层电流等多种电流形式，它的稳定性较弱，会随着磁暴以及太阳活动等多种因素的影响而产生变化。

一般来说，地磁场在赤道最小，两极地区最大气古时候，人们利用地磁场指北这一特性，来判断方向，进图7消防机器人通过实验得出，消防机器人能够通过指挥人员操作上位机成功进入模拟消防现场，说明设计的消防机器人具有一定的爬坡能力且能够在狭窄的环境下进行直角转弯，能够通过调节速度灵活平稳地进行加减档移动，并利用火焰传感器接收到的数值分析出火源的大小和距离，然后通过水炮进行喷水灭火处理，成功扑灭火源。