MATLAB基于地磁与GPS组合的弹丸滚转角测量仿真(3)
时间:2017-06-21 22:44 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2．2 地磁介绍 2.2.1 人类对地磁的了解和研究 人类认识到地球的磁场已经有很长一段历史。接连不断的发现如指南针的大致指向地理南方，地偏角、地倾角和地磁强度的概念，地球磁场随着时间改变，这些发现渐渐地促使地磁观察方式的形成。为了利用磁偏角的精确知识来导航和常常为了地磁的监测周期性变换更新地磁图也很快有建在海上和陆地上，遍布世界各地系统性的观测台和永久磁场观测台的建立。如今，这些观测台和卫星观测站使紧密观测和考察。 这些地磁场重构运动的重要变化已经足够长了，但是对于地磁的长周期变化，这段时间还是太短了。幸运的是，考虑到一些额外的信息能被运用，如人工制品的磁性和各种岩石（主要是指玄武岩和沉积岩），它们都能被取样和测量。它们这样的磁性样品携带着大量关于它磁化时地磁场的信息。对这些物品的观测能促进我们对地球古代地磁场的了解。[13] 中国人很早就发现了磁石指向南方的现象，中国宋朝科学家沈括在《梦溪笔谈》里记录了磁偏角的现象。对于地磁的观测记录可以追溯到4个世纪以前，由于导航的目的，加之于一些科学工作者的奉献，这些观测数据得到了耐心的构造。随着人类进入太空的步伐，卫星观察地磁场也成为可能。计算机技术的发展也起到了举足轻重的作用，计算机使我们拥有了先进的处理和分析大量数据的能力。这些努力使我们对地磁场的了解更加全面和系统。[13] 2.2.2 地磁导航的介绍 地磁场是一个矢量场，在地球的近地空间内的任意一点的地磁矢量都是与众不同的，这样就可以建立其与经纬度存在一一对应的关系。因此，理论上可以根据地磁矢量来实现定位。[14] 国内外地磁导航研究现状相对其他导航手段而言，地磁导航起步较晚。在上世纪60年代，美国E-systems公司提出了MAGCOM地磁导航系统，70年代进行了离线实验。 美国目前已开发出地面空中精度优于30m、水下定位优于500m的地磁导航系统。美国导弹实验方面利用E-2飞机进行了高空地磁数据测量。美国的阿连特技术系统公司设计的姿态测量系统，就是利用地球磁场测量弹体滚转角.[15-16] 地磁导航技术的发展有以下几方面的趋势：[17] (1) 地磁导航自身具有的自主性强，隐蔽性好，效费比高，应用范围广等优良特征将在地磁导航技术的发展中进一步得到体现； (2) 导航系统将朝着组合式方向发展。“惯导+地磁导航，GPS+地磁导航”的组合导航方案更具有应用背景； (3) 新技术、新方法(如新型传感器、信息融合新方法等)将促进地磁导航技术时在军用民用领域发挥重要作用。 当前，地磁导航展现出了巨大的发展潜力，已经成为国内外研究的热点。我国多家科研单位已在无人机磁自主导航、近地卫星磁自主导航、地磁模型研制等领域取得了许多成就，但其总体研发水平尚待进一步提高。随着导航理论和地磁学的不断发展，地磁导航必将得到越来越广泛的应用。 3 GPS和地磁测量的计算公式及组合 3．1 GPS测量 3.1.1 GPS测量系统的介绍 多点测量的GPS系统，即多GPS天线组合测量系统（通常由2、3或4个GPS天线集成，并采用天线配置技术安装在一个载体上）已成为GPS 应用的重要分支。多GPS 天线组合测量系统不仅可以提供载体的位置和速度信息，而且能够提供一定精度的载体姿态信息。[18] 单点测量的条件下，GPS测量无法准确测量出偏航角和俯仰角，因此GPS测量的前提是小攻角和小侧滑角，数学模型简化为：忽略弹道角中的攻角与侧滑角。在误差分析中，将对攻角和侧滑角进行模拟分析。 (责任编辑：qin) |