地磁导航关键技术研究-控制科学与工程专业论文.docx

Classified Index: V448.2 U.D.C: 623.465 Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering RESEARCH OF KEY TECHNOLOGIES IN GEOMAGNETIC NAVIGATION Cand Candidate： Kou Yimin Supervisor： Prof. Wang C Academic Degree Applied for： Doctor of En Speciality： Control The Affiliation： Space Co Technology R Date of Defence： July, 2010 Degree-Conferring-Institution： Harbin Instit ory and Engineering ntrol  and Inertial esearch Center ute of Technology 博士学位论文 地磁导航关键技术研究 RESEARCH OF KEY TECHNOLOGIES IN GEOMAGNETIC NAVIGATION 寇义民 2010 年 7 月 国内图书分类号：V448.2 学校代码：10213 国际图书分类号：623.465 密级：公开 工学博士学位论文 地磁导航关键技术研究 博 士 博 士 研 究 生 ： 寇义民 导 师：王常虹教 申 请 学 位：工学博士 学 科：控制科学 所 在 单 位：空间控制 答 辩 日 期：2010 年 7 授予学位单 位：哈尔滨工 与工程 与惯性技术研究中心 月 业大学 Classified Index: V448.2 U.D.C: 623.465 Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering RESEARCH OF KEY TECHNOLOGIES IN GEOMAGNETIC NAVIGATION Cand Candidate： Kou Yimin Supervisor： Prof. Wang C Academic Degree Applied for： Doctor of En Speciality： Control The Affiliation： Space Co Technology R Date of Defence： July, 2010 Degree-Conferring-Institution： Harbin Instit ory and Engineering ntrol  and Inertial esearch Center ute of Technology 摘要 摘 要 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 - - I - - - PAGE VIII - 摘 要 地磁导航作为一种新兴的导航技术，具有不受地形、位置、气候等外部环 境限制，可实现全地域、全天候导航的优点，能够有效弥补现有导航方法的不 足，因而具有广阔的应用前景。地磁场的测量与测绘、对干扰磁场的分离与补 偿、磁图匹配定位技术、以地磁场为参照的组合导航技术是地磁导航这一研究 领域中的重要技术难点与热点。本文针对上述问题展开了研究，研究工作主要 集中在以下几个方面： 对传统航磁校正算法进行了研究和改进。针对经典航磁补偿方法中数学模 型系数计算复杂、未考虑载体运动耦合、参数求解易陷入奇异等问题，对航磁 补偿数学模型进行了重新推导，以姿态阵和角速度矩阵取代了原始模型中复杂 的高阶三角函数来作为模型系数，获得了全姿态航磁校正模型，有效克服了载 体运动耦合所带来的问题；在参数求解上，采用滤波的方式替代原始的线性方 程求解方式，提高了抗干扰能力并更充分的利用了数据。 针对水下磁场测绘载体难以经常上浮修正导航参数而造成的测绘误差过大 问题，提出了一种边导航边测绘的地磁测绘新算法。该算法在对第一次测绘航 行获得的初始图进行预处理，提取必要信息的基础上，进行二次测绘；在二次 测绘中载体利用初始图中的信息，结合惯导输出与当前磁场测量值进行组合滤 波，从而达到在校正自身运动参数的同时对初始图进行修正的目的。理论分析 和仿真实验证明了该算法可以通过两次低精度测绘获得较高精度的测绘结果。 低频电磁场干扰信号因难以通过磁场屏蔽以及带通滤波器等传统技术手段 消除，是阻碍地磁导航最终实现的重要障碍。本文针对这个问题提出了一种信 号分离与匹配算法。该算法对载体姿态进行了限制，并把复杂干扰源