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地磁导航中地磁变化场的研究

袁杨辉  
【摘要】:近年来,导航技术在民用和军事等方面拥有越来越重要的地位,特别是地磁导航技术,因其具有无源,无辐射、全天时、全地域、能耗低等特点,使地磁导航技术获得了快速的发展。但是仍然有三大因素在制约着地磁导航技术的发展及应用:一是用于匹配的地磁数据库的建立;二是载体上地磁探测仪的实时测量;三是地磁匹配算法。本文在此背景下研究分析了地球磁场的变化对地磁导航的影响,主要内容如下: 首先,介绍了地磁场的基本理论,并对地磁场的组成及起源进行分析,并对世界地磁要素的分布特征进行了分析和总结,同时对地磁场的解析模式做一定的研究。 然后,介绍了地磁变化场中的长期变化和短期变化,并概述了地磁场的变化对地磁导航的影响,接着对长期变化场进行总结性的研究,分析了长期变化场对地磁基准图的影响,并提出了根据长期变化场的变化率对地磁基准图进行修正的方法,最后通过计算机程序设计实现修正后地磁基准图的制备。 其次,研究了短期变化磁场对地磁导航的影响,对短期变化场的组成成分进行了详细分析,重点分析了短期变化场中的对地磁场有着规律性影响的组成成分,而这些成分组成了日变磁场。 最后针对日变磁场的周期特征,提出了基于傅里叶谱分析的日变磁场模型,并将该模型利用最小二乘法进行仿真处理,而且将该模型的仿真结果与用多项式仿真进行比较分析,证实了该模型的合理性、可行性。同时也将该模型用于实测数据的残差分析,对该模型进行了进一步的验证。在本文的最后提出了该模型的的缺陷,以及实验过程中的各种影响因素。并提出了进一步的研究展望。


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