理论教育 海洋地磁导航-自主水下航行器导航与控制技术

海洋地磁导航-自主水下航行器导航与控制技术

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:与地形匹配导航类似,海洋地磁导航也采用预先获取高精度地磁数据库的方法,目前有地磁测量和建立地磁场模型2种方式。由于地磁场是不断变化的,所以单单依靠地磁测量数据进行导航是不现实的,构建高精度的地磁场模型才能提高导航的可靠性[6]。由于前两种模型精度较低,精度为100~200 n T,所以并不适合高精度的地磁匹配导航。

海洋地磁导航-自主水下航行器导航与控制技术

与地形匹配导航类似,海洋地磁导航也采用预先获取高精度地磁数据库的方法,目前有地磁测量和建立地磁场模型2种方式。由于地磁场是不断变化的,所以单单依靠地磁测量数据进行导航是不现实的,构建高精度的地磁场模型才能提高导航的可靠性[6]。目前的地磁模型有国际地磁模型(international geomagnetic reference field,IGRF)、中国地磁模型(China geomagnetic reference field,CGRF)和局域地磁模型(local geomagnetic reference field,LGRF)。由于前两种模型精度较低,精度为100~200 n T,所以并不适合高精度的地磁匹配导航。LGRF需要实测局域地磁特征量以构建地磁模型,精度相对较高[7]。海洋地磁导航中的匹配算法和信息融合算法通常采用卡尔曼滤波或扩展卡尔曼滤波算法,不断优化算法也是提高导航精度的重要手段。

地磁匹配预先将选定海域地磁场的某种特征值制成参考图并储存在水下航行器的计算机中。当航行器经过这些海域时,体载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,从而计算出航行器的精确实时位置,达到精确导航的目的。地磁匹配在工程中易于实现,这是因为地磁场的特征分量较多,如总磁场强度、水平磁场强度、东向分量、北向分量、垂直分量、磁偏角、磁倾角以及磁场梯度等。地磁匹配导航应消除地球瞬变磁场的影响,所谓“地球瞬变磁场”是指随时间变化较快的那部分地磁场,主要由电离层和磁层中的电流体系所产生,包括太阳静日变化(Sq)和太阴日变化(L)以及磁暴等形式。地磁匹配和重力匹配都属严格意义上的无源导航,隐蔽性更强,尤其在海洋或沙漠等地形特征不太明显的区域具有地形匹配、景象匹配无可比拟的优越性。(www.daowen.com)

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