地磁匹配定位技术研究

地磁匹配算法的研究现状及改进策略

地磁匹配算法的研究现状及改进策略肖晶;齐晓慧;段修生【摘要】地磁导航算法是地磁辅助导航系统的核心.首先,分析了地磁匹配算法的基本原理;然后,以此为基础从特征空间、相关性度量、搜索空间和搜索策略4个方面总结了地磁匹配算法的研究现状和改进方法;各种新方法的引入为匹配策略的改进提供了新的思路;最后,根据工程应用中的实际问题,指出了地磁导航算法的改进策略,为其工程化应用奠定了基础.%Magnetic navigation algorithm is the key to geomagnetic aided navigation systems.At first,the basic principle of the magnetic matching algorithms is analyzed.On the basis of this,the research status and improving methods are summarized from four aspects of characteristic space,relativity measurement,search space and search strategy.The introducing of various new methods supplies some new ideas to modify the matching method.Finally,based on the problems appeared in engineering applications,the improvement strategies of the geomagnetic navigation algorithm are pointed out,which can be taken as a reference for the algorithm's engineering application.【期刊名称】《电光与控制》【年(卷),期】2018(025)001【总页数】6页(P55-59,73)【关键词】地磁辅助导航;地磁匹配;组合导航;算法;综述【作者】肖晶;齐晓慧;段修生【作者单位】陆军工程大学,石家庄050003;陆军工程大学,石家庄050003;陆军工程大学,石家庄050003【正文语种】中文【中图分类】U666.10 引言惯性导航、卫星导航和地形导航是目前无人机导航的常用手段，其中，惯性导航为主要的导航方式，可以连续、自主地提供载体的全导航信息。

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。

基于熵的地磁匹配定位算法

士
场特征量绘制成参考图（或称基准图）存贮在载体，计算机中，当载体经过这些区域时，由地磁测量仪器实时测量出经过点的地磁场特征量，以构成实时图，并在载体计算机中与参考图进行相关匹配，计算出载体的实时坐标位置，供导航计算机解算导航信息。由于地磁匹配可以确定载体位置，可用于修正其他
（ｄａｃｇｎｅｉｇＣｏｌｇｅｈｊａｈａｇ０００，ｉａＯｒｎｎｅＥｎｉｅｒｎｌｅ，Ｓｉｉｚｕｎ５０３Ｃｈｎ）
ＡｂｔａｔＴｈｅｇｅｓｒｃ：ｏｍａｅｉｔｈｉｇｌａｉａｉｎｉｅｄｖｌｍｅａｅｈｎｌｇｙｉｅｅｅｒ．ｇｎｔｃｍａｃｎｏｃｌｔｏｓａｎｗｅｅｏｐｎｔｌｔｃｏｏｎｒｃｎｔｙａｓｚＴｈｎｔｏｐｎｔｅｉｏｍａｉｎｔｏｒｓｂｅｎｃｅｏｇｏｇｔｃｍａｃｉｎｇａｈｏｇｎｔｃｅｅｒｙｉｈｎｆｒｔｏｈｅｙｈａｅｎｉｄｕｔｄｔｅｍａｎｅｉｔｈａｍｉｔｔｅｇｅｍａｅｉｍａｃｉｇｐｒｂｅｔｈｎｏｌｍ．Ｔｈｏｃｐｔｏｎｏｅｅｃｎｅｉｆｇｏｍａｅｉｎｏｒｔｏｎｅｒｙａｅｍａｅｉｆｅｅｅｅｒｐｙｇｎｔｃｉｆｍａｉｎｔｏｐｎｄｇｏｇｎｔｃｄｉｆｒｎｃｎｔｏｗｅｅｒｓｎｅｒｐｅｅｔｄ．Ａｔｈｉｇａｇｏｉｈｍｓｕｔｆｗａｄｂａｅｎｇｅｍａｅｉｉｏｍａｉｎｅｔｏｎｍａｃｎｌｒｔｗａｐｏｒｒｓｄｏｏｇｎｔｃｎｆｒｔｏｎｒｐｙａｄｇｏａｅｉｉｆｒｎｅｅｒｐｙ，ａｄｉｓｂａｉｉｃｐｌｎｄｐｒｃｓｅｉａｉｎｗｅｅａａｙｅｔｔｅｓｍｅｅｍｇｎｔｃｄｆｅｅｃｎｔｏｎｔｓｃｐｒｎｉｅａｏｅｓｏｆｒａｌｔｏｒｎｌｚｄａｈａｚ

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
测
绘
工
程
Ｖｏ．Ｏ № ．１２１
Ｆｅ．。０１ｂ２１
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ０ＦＵＲＶＥＹＩＳＮＧＡＮＤＡＰＮＧＭＰＩ

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。

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：

地磁辅助惯性导航匹配算法研究

地磁辅助惯性导航匹配算法研究
李豫泽，石志勇，杨云涛（械工程学院火炮工程系，河北石家庄０００）军５０３
摘要：对地磁辅助惯性导航技术的基本原理进行了分析，鉴于采样卡尔曼滤波算法在重力辅助导航中的成功应用，将其用于地磁图形匹配。滤波通过设计少量的。点，并计算这些。点的经由非线性函数的传播，从而获得滤波值基于非线性状态方程的更新，较广义卡尔曼滤波具有计算精度高、便于计算的特点。
首先做好地磁分布图，图中各路线都有特殊的地磁
分布；载体在运动中，地磁特征传感器可实时测得
地磁特征数据；同时，根据惯导的位置信息，可从地磁特征图中读取地磁数据。将这２种数据送给匹配解算计算机，利用匹配解算软件解算，可求最佳匹配位置。利用该信息对惯导系统校正，起到抑制惯导误差，提高导航精度的作用。导航原理如图１。
Ｋｅｗｏｄ：ｎｒｉｌａｉａｉｎｓｓｅ（ＮＳ）ｙｒｓＩｅｔｖｇｔｏｙｔｍＩａｎ；ＧｅｍａｎｔｃａｄｄｉｅｔｌａｉａｉｎｓｓｅＳｉｍａ（）ｐｉｔＳｍｐｉｇｏｇｅｉｉｅｎｒｉｖｇｔｏｙｔｍ；ｇａｎｏｏｎ；ａｌｎ

地磁匹配制导在飞航导弹中的应用研究_史连艳

本文2008-10-13收到,作者分别系军械工程学院导弹工程系讲师、副教授地磁匹配制导在飞航导弹中的应用研究史连艳宋文渊图1 地磁匹配制导原理摘要在叙述地磁匹配制导原理、优越性的基础上,提出地磁匹配制导在飞航导弹应用中必须要解决的问题:特征量选取、传感器选择、信号数字滤波、基准地磁图获取与相关性分析等。

依据相关匹配特征量选择的原则选取地磁场总强度作为匹配特征量,综合对比传感器的优缺点,提出磁阻传感器是地磁导航系统合适的磁测量元件;并对现今的数字滤波技术进行了概述。

关键词地磁匹配基准地磁图磁阻传感器数字滤波相关性分析地磁场是/悬挂0在空间的天然参考基准,跟地球引力场一样,是一个地球物理场,它是由基本磁场与变化磁场两部分组成的。

基本磁场是地磁场的主要部分,占总磁场的99%,起源于地球内部,比较稳定,变化非常缓慢。

变化磁场包括地磁场的各种短期变化,与电离层的变化和太阳活动等有关,并且很微弱,占总磁场的1%。

由于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,故可应用于航天器或舰船的导航定位定向及姿态控制等。

利用地球磁场空间分布的地磁导航技术简便高效、性能可靠、抗干扰,一直是世界发达国家竞相开发的导航定位手段,如自动化程度很高的波音飞机都装载有地磁导航定位系统。

1 地磁匹配制导1.1 制导原理地磁匹配制导即将预先选定的飞航导弹弹道中段或末段地区地磁场的某种特征值,制成参考图并置入导弹的计算机存储器中。

当导弹飞越这些地区时,弹载地磁传感器实时测定地磁场的有关特征值,并构成实时图。

实时图与预存的参考图在计算机中进行相关匹配,确定实时图在参考图中的最相似点,即匹配点,从而计算出导弹的精确实时位置,供制导和控制系统修正弹道,达到精确制导的目的。

制导原理见图1。

弹载地磁传感器实时测量弹道各点处的实际地磁矢量(B X 0,B Y 0,B Z 0)。

由于地磁场是弱磁场,易受周围环境干扰的影响,测量得到的(B X 0,B Y 0,B Z 0)中含有大量的干扰信号,需要将该信号送入数字滤波及误差补偿DSP(数字信号处理)。

惯性／地磁组合导航技术研究

ＩｖｓｉａｉｎｏＮＳＧＮＳＩｔｇａｅｖｇｔｏｙｔｍｎｅｔｔｎＩ／ｇｏｎｅｒｔｄＮａｉａｉｎＳｓｅ
ＹＡＮＤｅｇ—ｙｎＲＥＮＪａｎａｇ．ｉｎ—ｘｎ．ＯＮＧＨｏｇ—ｊｎｉＳＹｎｕ２
（．ｒｈｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌＵｎｖｒｉｐｒｍｅｔｏｔｍａｉｎｒ１Ｘｉｎ７０７Ｃｈｎ；１ＮｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｉａｉｅｓｔＤｅａｔｎｆＡｕｏｔＣｏｔｏ． ’ａ１０２．ｉａｙｃ
ｃｓｏｆｎｖｇｔｎｓｓｅｉｉｎｏａｉａｉｙｔｍ．ｏＫｅｒｓｇｏｇｅｉｉｌｄｌＧＮＳ；ｅ — ｙｗｏｄ：ｅｍａｎｔｃｆｅｄｍｏｅ；ｇｏ
ｍａｎｅｉｅｌｎａｉｎ；ｅｍａｅｉｎｌｎｔｏｇｔｃｄｃｉｔｏｇｏｇｎｔｃｉｃｉａｉｎ
ｕｅｎｍａｄ，ｅｅｏｓｔｅｉｔｇａｅｃｅｓｄｉｐｍｏｅｄｖｌｐｈｎｅｒｔｄｓｈｍｅ
期高精度弥补地磁匹配系统易受干扰等不足，可则
为航空、海以及陆地运输提供更精确的定位信息。航
文章编号：０１２５（Ｏ７Ｏ —０１０１０ — ２７２Ｏ）１０９— ４
ＡｂｔａｔＭａｎｙｆｃｓｓｎｔｅｒｃｓｏｆｓｒｃ：ｉｌｏｕｅｏｈｐｅｉｉｎｏ
ｇｏｇｅｉａｉａｉｎｓｓｅ（ｅｍａｎｔｎｖｇｔｙｔｍＧＮＳｗｈｃｎｙｃａｃｒｔｉｉｇｕｒｄｂｃｕａｅｔｎ．ＴｈｏｉｉｎｄｆｅｅｃｍｅｐｓｔｉｆｒｎｅｏａｄｔｅｖｌｃｔｉｅｅｃｆＩｎｎｈｅｏｉｙｄｆｒｎｅｏＮＳａｄＧＮＳａｅａｆｒｓ

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。

水下导航系统的地磁匹配算法研究

行。
关键词：地磁匹配；匹配算法；ＴＥＲＣＯＭ算法；相对相关
中图分类号：ＴＰ２０８文献标识码：Ａ文章编号：１０００— ２３２４（２０１４）０１ — ０１５４— ０４
ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＧｅｏｍａｇｅｎｅｔｉｃＭａｔｃｈｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｉｒｔｈｍｉｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｍａｎｅｇｔｉｃｎａｖｉｇａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｇｅｏ —
２．天津城市建设学院土木工程系，天津３００３８４
２７１０１８
摘要：地磁匹配算法是地磁导航技术的核心。本文分析了影响地磁匹配的Ｅｔ变因素，选取了地磁场强度Ｂ为地磁特征量，提出了基于ＴＥＲＣＯＭ算法改进的相对相关（ＲｅｌａｔｉｖｅＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ，ＲＣ）判定算法。仿真结果表明新算法可
ｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｖａｉａｒｂｌｅｏｆｇｅｏｍａｎｅｇｔｉｓｍ．ＲｅｌａｔｉｖｅＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｎｅｇｄｂａｓｅｄＯｉｌｈｅｔａｌｇｏｉｒｈｍｔ

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。

基于ICCP算法的地磁匹配定位方法

基于ＩＣＣＰ算法的地磁匹配定位方法作者：李豫泽石志勇杨云涛冯俊来源：《现代电子技术》2008年第20期摘要：基于ICCP算法的地磁匹配定位可以用于限制惯导系统随时间增长的位置误差。

给出ICCP算法的设计思想并进行推广，使算法能够在地磁测量数据存在误差的情况下，实现对惯导的误差校正。

同时采用滑动窗口技术来快速寻找等值线上的最近点，在每一次收敛到局部最小的过程中都减少了寻找最近点的计算量，计算效率得以很大程度的提高。

关键词：ICCP算法；自主无源导航；地磁匹配；误差校正中图分类号：TJ765，TN966文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2012203Geomagnetic Localization Based on ICCP AlgorithmLI Yuze1,SHI Zhiyong1,YANG Yuntao1,FENG Jun2(1.Ordnance Engineering College,Shijiazhuang,050003,China;2.Ordnance N.C.O Academy of PLA,Wuhan,430075,China)Abstract：The geomagnetic localization based on the ICCP algorithm can be used to bind the position errors inherent in Inertial Navigation System (INS),which increases with time.The central thought of the algorithm is given in this paper and have been improved in some parts.The algorithm can realize the error correction of INS under the noise of geomagnetic measurement data.The second is to reckon the closest points by use of gliding window technique so as to reduce the computation cost in reckoning the closest points in each time of converging to local minimums.The efficiency of computing is improved.Keywords：ICCP algorithm;autonomous and passive navigation;geomagnetic matching;error correction1 引言实时确定载体的位置和速度，是提高武器装备独立作战能力和整体作战能力的重要手段，也是提高制导武器性能的基本要求。

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。

基于惯导辅助地磁的手机室内定位系统设计

基于惯导辅助地磁的手机室内定位系统设计一、本文概述随着移动互联网和物联网技术的快速发展，室内定位技术已经成为了一个重要的研究领域。

由于室内环境的复杂性和GPS等室外定位技术的局限性，传统的室内定位方法往往存在精度低、稳定性差等问题。

研究并设计一种高精度、高稳定性的室内定位技术具有重要的现实意义和应用价值。

本文提出了一种基于惯导辅助地磁的手机室内定位系统设计。

该系统结合了惯性导航和地磁信息，通过智能手机内置的传感器实现室内环境下的精确定位。

文章首先介绍了室内定位技术的发展现状和存在的问题，然后详细阐述了惯导辅助地磁定位的基本原理和方法，包括惯性导航的基本原理、地磁场的特性以及二者的融合定位技术。

接着，文章对系统的硬件和软件设计进行了详细的介绍，包括惯性传感器和磁力计的选型、数据采集和处理、定位算法的实现等。

通过实验验证和性能分析，证明了该系统的定位精度和稳定性。

本文的研究不仅为室内定位技术的发展提供了新的思路和方法，也为智能手机等移动设备的室内应用提供了有力的技术支持。

该系统还可以广泛应用于室内导航、智能家居、人员监控等领域，具有重要的实际应用价值。

二、系统概述随着移动设备和位置服务需求的快速增长，手机室内定位技术已成为当前研究的热点领域。

传统的室外定位技术如全球定位系统（GPS）在室内环境下往往因为信号遮挡和衰减而无法提供准确的位置信息。

开发一种高效、稳定的室内定位技术对于提升位置服务的质量和覆盖范围具有重要意义。