[發(fā)明專利]用于水下載體的地磁異常特征點(diǎn)匹配導(dǎo)航方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110302141.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102445201A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙亞鳳;胡峻峰;胡萬明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/08
• 分類號(hào): G01C21/08;G01C21/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于水下載體的地磁異常特征點(diǎn)匹配導(dǎo)航方法，屬于水下導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

利用地磁進(jìn)行導(dǎo)航由來已久。從四千多年前的指南車，到公元十二世紀(jì)簡(jiǎn)單的船用羅經(jīng)，再到如今地磁指向在軍用飛機(jī)、導(dǎo)彈制導(dǎo)和海洋船只等方面得到的廣泛應(yīng)用。除了簡(jiǎn)單的指向功能，地磁指向還可用來確定載體位置，這種應(yīng)用，已在小衛(wèi)星定軌和導(dǎo)彈制導(dǎo)方面得到了廣泛和深入的研究。但地磁定位在水下載體中還沒有得到應(yīng)用，主要是由于水下地磁場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間和空間變化，且易受干擾。同時(shí)水下地磁場(chǎng)由于具有頻帶寬(由高頻部分的幾十甚至幾萬Hz到長期變化的幾十年周期)，動(dòng)態(tài)范圍大(低到0.001nT，高達(dá)幾百nT(nT為納特斯拉(nanoteslas)的縮寫，是電磁場(chǎng)中的一種單位，與其他單位T換算關(guān)系為：1T＝1000mT＝1000000μT＝1000000000nT)的特點(diǎn)，使得當(dāng)前地磁還未成熟用于水下載體導(dǎo)航。

如中國專利《一種基于多尺度估計(jì)的地磁輔助導(dǎo)航算法》，公開號(hào)為CN101354252，公開日為20090128，利用實(shí)測(cè)地磁信息與地磁圖匹配導(dǎo)航，考慮到地磁信息的變化，將地磁圖進(jìn)行多尺度的分解，濾除噪聲后進(jìn)行匹配。

但地磁圖匹配的方法不適用于水下，主要是隨著測(cè)量高度的增加，磁異常幅度會(huì)迅速減小，測(cè)量點(diǎn)距離磁源的高度超過一定值時(shí)，磁異常將消失在背景磁場(chǎng)中。而有效的地磁圖通常由衛(wèi)星探測(cè)完成，全球地磁模型所用磁測(cè)資料平均測(cè)量高度為400km，只能描述探測(cè)面的地磁規(guī)律，不能描述海底所有地質(zhì)變化和鐵磁性物體產(chǎn)生的空間磁異常。載體在水下航行時(shí)，地磁分量的測(cè)量值中除了有地磁模型描述的地磁特征，還有一些無法預(yù)測(cè)的磁異常影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中無法根據(jù)地磁場(chǎng)信息判斷水下載體的位置的問題，提供一種用于水下載體的地磁異常特征點(diǎn)匹配導(dǎo)航方法。

本發(fā)明所述用于水下載體的地磁異常特征點(diǎn)匹配導(dǎo)航方法，它包括以下步驟：

步驟一：采用水下載體上設(shè)置的磁力儀測(cè)量獲得載體當(dāng)前位置的地磁場(chǎng)分量，根據(jù)已知地磁圖分離出產(chǎn)生的地磁異常，經(jīng)計(jì)算，獲得水下載體當(dāng)前位置的目標(biāo)磁矩矢量和水下載體當(dāng)前位置至目標(biāo)磁性源的相對(duì)位置矢量；

步驟二：根據(jù)步驟一中獲得的目標(biāo)磁矩矢量和相對(duì)位置矢量，構(gòu)建水下目標(biāo)磁性源的地圖；

步驟三：將步驟二中構(gòu)建的水下目標(biāo)磁性源的地圖，結(jié)合水下載體絕對(duì)位置，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲得該地圖的地理坐標(biāo)；

步驟四：進(jìn)行下一次采樣，根據(jù)磁力儀采集獲得的載體當(dāng)前位置的地磁場(chǎng)分量，計(jì)算本次采樣時(shí)刻水下載體在所述地圖中的位置，以及所述采樣時(shí)刻水下載體的地理坐標(biāo)；

步驟五：根據(jù)步驟四中計(jì)算獲得的水下載體的地理坐標(biāo)，更新目標(biāo)磁性源的位置；

步驟六：根據(jù)步驟五中獲得的目標(biāo)磁性源的位置，更新水下目標(biāo)磁性源的地圖；

步驟七：重復(fù)步驟四至步驟六，完成對(duì)水下載體的匹配導(dǎo)航。

所述步驟一中磁力儀測(cè)量獲得載體當(dāng)前位置的地磁場(chǎng)分量的X軸地磁場(chǎng)分量為Hx、Y軸地磁場(chǎng)分量為Hy、Z軸地磁場(chǎng)分量為Hz，

設(shè)定目標(biāo)磁性源的中心點(diǎn)為X軸、Y軸及Z軸的原點(diǎn)，則測(cè)量點(diǎn)p(x，y，z)處的地磁場(chǎng)分量用公式表示為：