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基于地磁场的高精度自主导航方法王鹏;张迎春【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2012(034)008【摘要】The geomagnetic field vector is a function of the satellite's position. Autonomous LEO satellite navigation can be achieved based on the measurement data of the onboard three-axis magnetometers. Because of the indefinitness and long-term variableness existing in the magnetic field, the navigation precision is limited when only using a single magnetometer. A new method of modifying the magnetic Gauss parameter and calibrating the magnetometer model error based on magnetic information is presented. Firstly, the integer measurement model of three-axis magnetometer is established. The mathematical models of the magnetic Gauss parameter and three-axis magnetometers are deduced, which connects with magnetic information. The optimal estimate of error parameters is obtained by an advanced filter method. Secondly, the LEO satellite is analyzed by the magnetic field. The integrated navigation method and algorithm are designed and simulated. Finally three results of computer simulation show that the proposed method can not only improve the navigation precision and convergence but also perfectly be applied to engineering practice.%地磁场矢量可描述成卫星的位置函数,利用三轴磁强计观测地磁场矢量或模,可实现近地卫星在任何运行状态下的自主导航,但是由于地球磁场模型存在不确定性和长期变化性,三轴磁强计存在安装误差和未知比例因子等误差因素,所以目前单一使用三轴磁强计进行自主导航精度有限.提出一种利用地磁场信息在轨修正地磁场模型高斯系数和标定三轴磁强计模型误差的新方法,通过将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量和模分别作差,推导两种差值与地磁场模型高斯系数和三轴磁强计模型误差参数的数学关系,设计先进滤波算法得到高斯系数及误差参数的最优估计,实时修正地磁场模型和三轴磁强计模型.以某低轨卫星利用地磁场进行自主导航为例,利用数值仿真验证在轨修正后地磁场模型和标定后三轴磁强计模型,并对3种自主导航方法进行仿真结果的分析和比较,论证所设计方法既提高系统导航精度、收敛性和稳定性,又有利于工程实际应用.【总页数】8页(P1660-1667)【作者】王鹏;张迎春【作者单位】东南大学仪器科学与工程学院,江苏南京210096;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】V448.2【相关文献】1.月球软着陆的高精度自主导航与控制方法研究 [J], 黄翔宇;张洪华;王大轶;李骥;关轶峰;王鹏基F在基于地磁场的自主导航中的应用分析 [J], 王向磊;赵东明3.基于地磁场的自主导航研究 [J], 王向磊;田颜锋4.月球软着陆过程高精度自主导航避障方法 [J], 王大轶;李骥;黄翔宇;张洪华5.月球软着陆过程高精度自主导航避障方法 [J], 王大轶;李骥;黄翔宇;张洪华;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第21卷 第2期宇 航 学 报V o l.21N o.2 2000年4月JOURNAL OF ASTR ON AUT I CS A p r.2000微小卫星磁测自主导航方法3左文辑 宋福香(中国科学院空间科学与应用研究中心・北京・100080) 摘 要 本文提出了使用磁测方法实现近地微小卫星自主导航的方法,利用实时地磁场测量数据与根据IGR F计算出的地磁场数据之差作为新息量,使用推广Kal m an滤波算法确定卫星的位置和速度。
给出了三种导航滤波算法。
并使用模拟数据和M A GSA T卫星实测数据进行了仿真研究,证明了方法的有效性和实用性。
主题词 自主导航 卫星 Kal m an滤波AN APPROACH T O AUT ONOMOUS NAV IGAT I ONUSING M AGNET I C M EASURE M ENTSFOR S M ALL SATELL ITESZuo W en ji Song Fux iang(Center fo r Space Science and A pp lied R esearch,A cadem ia Sinica・Beijing・100080) Abstract T h is paper p resents an app roach to autonomous navigati on using m agneticm easurem ents fo r s m all satellites.T he differences betw een m agnetic m easurem ents andesti m ated m agnetic data are used as updated info r m ati on.A n extended Kal m an filter is app liedto deter m ine po siti on and velocity of a satellite.In the paper th ree navigati on algo rithm s arep resented.T he paper p rovided the si m ulati on results w ith the si m ulati on data and M A GSA Tdata,and the effectiveness and p racticality of the m ethod have been demonstrated.Key words A utonomous navigati on Satellites Kal m an filtering1 引言自主导航可以不依赖地面支持实现卫星自主运行,能满足军事上或其它某些应用的特殊要求,对于未来微小卫星自主组网也是必备的技术手段,它能有效降低地面支持成本、降低微小卫星的研制费用。
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。
高精度地磁定位技术研究及应用近年来，高精度地磁定位技术的研究和应用越来越受到关注。
地磁定位技术是一种利用地球地磁场进行定位的技术。
它是利用地球自身所产生的地磁场的特性和规律实现位置和方向的确定。
相较于其他定位技术，如GPS（全球定位系统）、北斗导航系统等，地磁定位技术具有适用于更多场景、更好的可靠性、更低的成本和更好的隐私性等优点。
地球地磁场是地球内部生成的磁场，它是由地球内部的电流所产生的。
这种磁场具有很强的方向性和稳定性，在不同的地点和时间保持一定的稳定性和规律性。
基于这些规律，我们可以利用地磁场对物体的定位和方向进行测量和计算。
高精度地磁定位技术可以通过多种方式来实现。
例如，我们可以在目标物体上装置一个磁传感器，通过检测目标物体周围的地磁场的变化来实现定位和方向的测量。
这种技术可以应用于无人机、无人车等自主导航场景中，来帮助这些设备实现自主的导航和行驶。
另一种实现高精度地磁定位技术的方式是通过构建地磁场地图。
这种技术可以通过在城市中设置一些地磁传感器，来实时监测和记录城市中的地磁场变化情况。
基于这些数据，我们可以构建出地图，从而实现高精度的室内定位和导航。
这种技术可以在很多场景中得到应用，如医院、商场等公共场所的室内导航等。
在地磁定位技术的研究中，高精度地磁场模型是非常关键的一部分。
高精度地磁场模型可以帮助我们对地球的地磁场进行精确的测量和建模，从而更准确地进行定位。
高精度地磁场模型的研究目前仍处于初步阶段，但已经取得了一些进展。
例如，一些研究人员利用磁力计和加速度计等传感器，采集了大量的地磁场数据，并通过机器学习等技术来构建地球的地磁场模型。
这些研究成果可以帮助我们更好地理解地球的地磁场，从而进一步提升地磁定位技术的精度和稳定性。
除了在自主导航和室内导航等场景中得到应用外，地磁定位技术还可以用于一些特殊的应用场景。
例如，地磁定位技术可以应用于矿山中的采矿机器人定位和控制、无线电频谱监测等领域。
