地磁场模型与地磁匹配导航

分析了地磁场模型研究状况,阐述了地磁场模型分析方法,提出了地磁导航系统中三个方面的关键技术:一是导航区域地磁数据库的建立;二是载体磁力仪的实时测量;三是地磁匹配算法。指出了发展地磁匹配导航应采取的必要措施,为下一步地磁导航的深入研究明确了方向。     

地磁测量及其应用

地磁已广泛应用于地球科学、航天航空、交通通讯、地震预测、空间天气等诸多领域。鉴于地磁测量是地磁应用的基础，本文分析了现代地磁测量及其研究概况，展望了地磁应用发展趋势。     

基于地磁共生矩阵的水下地磁导航适配区选择

提出了一种基于地磁共生矩阵的地磁适配区选择算法。通过对地磁共生矩阵反演出的地磁角二阶矩、地磁对比度、相关性、熵以及逆差矩参数的分析,确定了地磁适配区所对应的截止阈值,并验证了该方法的可行性。     

局部海洋磁力异常图的Coons曲面重构

针对地磁导航中地磁图的精化与制备的问题,采用了一种在地形拟合中使用的Coons曲面模型方法。探讨了使用不同的已知点数和边界曲线方法时Coons曲面的精度变化。针对某测区海洋地磁异常数据进行了实验,并与常用的Taylor多项式和Kriging插值两种方法进行了对比。由实验结果看出其精度优于其他两种方法,为在进行地磁匹配导航时得到更为精细的地磁图提供了一种参考方法。     

地磁匹配中的地磁日变效应

针对目前地磁匹配研究中往往忽略地磁日变的影响,文中分别基于IGRF11模型和MAD匹配算法探讨了地磁匹配中的地磁日变效应.基于IGRF11模型的定性分析表明,地磁日变效应显著,即使在地磁变化较为平缓的区域,地磁日变仍给匹配定位带来较大影响.分别利用地磁平静时期广州、兰州、北京十三陵3个地磁台站分均值数据,基于MAD匹配算法定量分析了地磁日变效应.结果表明,匹配定位误差呈现出类似于日变形态的变化特征,且纬度效应显著,广州台站纬度方向上的最大误差达0.189°,经度误差达0.492°.     

地磁匹配导航中匹配量的选择

地磁匹配量的选择是地磁匹配导航中的一个关键问题,采用不同地磁参数作为匹配量具有很大的差别,所以选择适当的地磁参数作为匹配量是地磁匹配导航中首先要解决的问题.文中给出不同地磁参数作为匹配量的匹配误差图,通过仿真结果可见地磁场倾角I和地磁偏角D组合作为匹配量的匹配误差最小,建议在地磁匹配导航中采用这种组合方式讲行匹配.     

一种多源地磁数据融合处理方法

地磁辅助导航是一种重要的定位方法,其关键技术之一就是建立满足地磁导航所需要的地磁图。针对船测地磁数据覆盖面不足,且航测地磁数据延拓精度不高的问题,该文提出了一种以多面函数为基准对地磁测量系统误差进行建模的方法,以完成多源地磁数据的融合,并且通过仿真实验对算法进行了评价,验证了算法的有效性。     

地磁匹配导航算法研究

文中首先研究了基于点的地磁匹配导航算法,这种算法一次定位时间太长,不能满足导航系统对实时性的要求.针对基于点的地磁匹配导航算法的缺点提出了基于向量的地磁匹配导航算法,这种算法满足了导航系统对实时性的要求.基于点的地磁匹配导航算法和基于向量的地磁匹配导航算法都是基于单点的匹配算法,这决定了它们有共同的缺陷:匹配结果可能不...     

区域地磁场的连续傅里叶分析建模方法

研究了利用快速傅里叶(FFT)拟合方法建立连续局部地磁场模型,给出了详细的计算方法.建立的局部地磁场表达式是连续的且形式十分简明,有利于地磁匹配辅助惯性导航的实现.最后,给出了某一地磁异常场的实例,用FFT拟合方法建立了局部地磁异常场模型并与传统的Taylor多项式建模方法进行了比较.仿真结果表明,FFT拟合建模方法精...     

改进粒子群优化算法在地磁匹配中的应用

针对传统地磁匹配算法精度较低及无法修正载体航向误差等问题,该文提出一种基于改进粒子群优化的地磁匹配算法.该算法以平均Hausdorff距离作为适应度函数,采用改进粒子群优化算法在待匹配区内搜索最优解,从而完成地磁匹配.文中基于某区域地磁场数据插值处理后得到的地磁基准图进行仿真实验.结果表明:当载体的初始位置存在较大误差时,改进粒子群优化算法仍具有较高的匹配精度;当载体航向误差较大时,其定位精度较MAGCOM算法相比有大幅的提高.该算法较好地弥补了传统地磁匹配算法存在的缺陷,实现了对地磁匹配算法精度的提高和载体航向误差的修正.     

磁扰日日变改正的最小二乘谐波建模实现方法

采用最小二乘法代替傅里叶系数计算公式来确定谐波系数,使用若干个磁静日的谐波系数均值作为磁扰日的谐波系数,再取一定截断阶数的傅里叶级数作为太阳静日变化模型。以此进行地磁观测数据中太阳静日变化和磁扰的分离。然后对日变站太阳静日变化进行地方时差校正得到测点处的太阳静日变化,将其与地磁扰动一起用于测点的日变改正。通过台站数据的计算结果分析了模型的截断阶数、日变站与测点间的经度差等因素对日变改正精度的影响,并对比了此方法与扰日法的改正效果。结果说明了此方法的合理性与可行性。     

基于多项式的海洋局域地磁场建模方法研究

在分析海洋地磁场建模意义的基础上,研究了基于泰勒多项式的地磁场建模方法,并对建模中模型中心的选择、模型截断阶数的确定、参与建模的数据的代表性和密度等关键问题对模型的阶数和精度的影响进行了深入研究,并给出了一些有益的结论和建议。将该方法应用于我国某海区的地磁场建模中,取得了理想的结果。     

煤矿井下基于Attention机制的LSTM地磁定位算法

针对利用无线射频信号对井下人员定位受环境影响大的问题,本文提出了基于Attention机制的LSTM地磁定位算法。利用矿用智能手机以路径连续采集方式获取井下地磁数据,通过分析井下巷道地磁信号变化的空间差异性和时间稳定性,建立面向井下拓扑结构的地磁指纹数据库;在LSTM模型中引入Attention机制,使其能够根据地磁序列与位置的相关性进行训练且给予不同的权重;将井下实时采集的地磁数据输入模型后进行位置估计。试验结果表明,通过神经网络LSTM学习地磁序列与相应位置的映射关系,可有效提高定位精度。     

地磁匹配导航中几项关键技术研究

地磁匹配导航的实质是数字地图的匹配.地磁数据库的精度和地磁适配区的选择是地磁匹配导航中的2项关键技术.文中把克吕格插值算法引入到地磁图的重构中,仿真结果表明了其有效性;同时把熵选择法和统计特征法引入到地磁适配区的选择中,通过仿真结果对2种方法进行比较,结果表明,熵选择法综合效果更好,更适合于在实际中应用.     

地磁导航关键技术研究进展综述

地磁导航是一种根据地磁场磁要素信息进行匹配制导的重要导航方式,由于地磁场信息丰富、敏感,利于匹配,且没有累积误差等优势,目前,地磁导航正受到越来越多的关注。本文简要介绍了地磁导航的基本原理,结合国内外导航研究现状,重点介绍了地磁导航的多项关键技术研究进展情况,最后对地磁导航在未来国防建设发展中的应用进行了展望。     

UKF在基于地磁场的自主导航中的应用

本文研究了基于地磁场的自王导航,建立了以卫星轨道动力学方程为基础的系统状态方程,并详细推导了以地磁场矢量为观测量时的观测方程;为了解决系统的非线性问题把常用来解决非线性问题的UKF引入到基于地磁场的自主导航系统中;最后,用Matlab对基于地磁场的自主导航系统进行了仿真,仿真结果表明UKF有很好的收敛性和稳定性.     

地磁匹配导航算法研究

提出一种MonteCarlo方法和均方差算法（MSD）相结合的匹配算法,并将本算法用于地磁匹配导航中。该方法根据惯性导航系统指示的位置从地磁图上提取参考地磁数据,将地磁测量数据进行若干次随机干扰后和参考地磁数据使用MSD算法进行匹配,得到若干个匹配位置,取其均值作为最终匹配位置。仿真结果表明本算法可行。     

海洋磁力测量中异常数据探测方法研究

本文采用门限滤波法、滑动拟合法及其基于三维可视化的滑动拟合方法对海洋磁力测量地磁日变数据和海上磁测数据中的异常数据进行探测,并结合实际试验数据进行了详细比较分析,结果表明方法合理,该方法具有一定的实践理论意义。