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设计方案和解决方案

1598408940327041.png背景分析: 

导航是一个技术门类总称,是指引导飞机、船舶、车辆以及个人(总称作运载体)安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地的一种技术手段。在通信技术蓬勃发展的今天,人们对于基于位置导航服务的需求日益增加。惯性导航系统(简称惯导),需要初始对准、长时间工作累积误差大。卫星导航接收终端能全天候、实时、连续地提供高精度三维位置、速度及时间信息,并且无累积误差,适用于静态、低动态和高动态载体导航。但易受地形环境遮挡限制,容易被其他无线电信号干扰。GPS和GLONASS、Galileo、北斗,都需要依赖卫星定位与导航,有时在偏远地区或海洋深处的卫星信号很弱甚至是盲区。而地磁导航具有不易受到人为干扰的特殊优势,逐步进入人们的视野中。2014年9月百度公司曾投资了一家研发地磁定位与导航技术公司,该公司研发的室内地磁定位导航数据采集和应用系统效果明显,基本能达到理想的精确度。地磁定位与导航技术作为一种无源自主导航方法, 具有抗干扰能力强、无积累误差和精度适中的优点,还是唯一不受外界影响而可正常工作的导航系统。地磁定位导航不仅适用于水下、地下、高空,也同样适用于城市的导航。


331.png设计方案:

利用国创微磁基础传感器为核心元件组成地磁定位导航系统,载体如民船、飞机、无人机、汽车、机器人等均可以搭载该系统利用微磁基础传感器实时在线采集地磁信息,再结合已有的地磁信息数据库,进行比对,并且实时更新地磁信息库,利用相应的导航模型与算法,实现地磁定位和导航的功能。

 

331.png地磁导航优势:

地磁定位与导航跟传统的GPS、惯导、GLONASS、Galileo、北斗相比,在水下、室内等特殊环境下地磁定位与导航更加具有可靠、保密、稳定和精确,具有很强的综合优势地磁测量不受位置和环境的影响,可以实现全天候和全地域导航;地磁测量属于被动测量,隐蔽性好。地磁匹配定位的方法的导航误差不会随时间累积。地磁场为矢量场,可以提供丰富的导航参考信息。


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331.png地磁定位导航技术路线:

首先通过航测或其他手段采集地磁信息,建立地磁场模型,利用地震观测台观测地磁数据对该地磁场模型进行补偿修正,根据修正后的模型,计算出地磁场数据库,并对应于北斗系统提供的地球地理坐标。在载体上装载高响应速度的磁传感器进行地磁测量,测量出这一区域点的磁场特征量并绘制成实时在线图,通过对比实图和参考图进行相关匹配,计算出载体的实时坐标位置,为载体解算导航图形匹配信息,形成三维地磁图的数字化模型;利用磁向量匹配信息矫正导航系统,将地磁图匹配结果作为卡尔曼滤波的观测量对导航系统进行滤波并结合相关算法,给出引导方向与目标方向、引导方向和前进方向的偏差、导航物体所处的位置信息;通过路径规划和控制策略等成熟技术,实现高精度定位导航。

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331.png原理:

地磁场是稳定、可靠的自然资源,地磁资源是公共的,地球上每一点的地磁矢量是唯一确定的。在直角坐标系下,地磁要素 (7):磁偏角D、磁倾角I 、总磁场强度T 、垂直磁场强度Z、水平磁场强度H(包含水平X分量(北向)、水平Y分量 (东向))。



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331.png技术解决方案:

1、地磁定位与导航系统微磁基础传感器阵列、通讯模块、数据处理单元等组成;

2、微磁基础传感器阵列安装在地磁定位导航系统中远离电机干扰处;

3、相关算法包括:载体的软硬磁干扰标定、安装误差标定、载体噪声抑制、异常小信号处理、匹配导航等;

4、网络数据中心:微磁基础传感器阵列数据、磁异常定位信号等数据信息汇集;

5、终端控制台:显示磁定位与导航系统工作状态,参数信息。

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