飞行器磁场补偿技术研究及仿真实现

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1、摘要论文题目：飞行器磁场补偿技术研究及仿真实现学科专业：通信与信息系统研究生：尹文超签名：指导教师：王丽黎副教授签名：摘要地磁匹配导航目前作为一种新型的自主导航技术，具有不受地形、气候等条件限制，且具有无源、全天时、全天候、宽领域、成本低廉等优良特征，逐渐的显示出重要的军事价值和应用前景。但由于地磁场强度较弱，而飞行器载体本身在地磁场作用下会在其周围产生非常复杂的干扰磁场，这些干扰磁场与地磁场叠加，严重影响了地磁场的准确测量。因此，干扰磁场的分析与消除是实现精确磁探测首要解决的问题，同时这也是地磁匹配导航技术能否成

2、功得到应用的关键因素。本文围绕飞行器干扰磁场的数值仿真及补偿方法开展研究。首先介绍关于地磁匹配导航领域里国内外研究现状和今后研究的发展趋势，以及载体自身干扰磁场补偿技术的研究现状，然后简单介绍了地磁场相关理论及载体干扰磁场的主要组成部分，重点分析了干扰磁场的产生机理。之后，采用AnsoftMaxwell电磁仿真软件，模拟了导弹模型在磁场作用下对周围空间磁场的影响，给出了准确的磁场分布。初步研究了测量总场与导弹磁导率及背景地磁间的关系，给出了模型补偿参数的确定方法及干扰磁场的补偿方法，与此同时针对目前磁补偿大多集中于

3、算法研究而少有仿真和数值计算方面研究，利用软件的参数化计算功能，建立了不同相对磁导率、不同磁探探测器放置位置条件下的Tolles-Lawson模型，分别在静态磁场、动态磁场仿真环境下得到了弹体表面上各点磁感应强度的数值解。通过数值计算的方法定性、定量的研究了真实大小模型的补偿效果，可以为磁探测器安装位置和材料相对磁导率的选取提供依据，节省研发时间和降低成本。最后，通过试验，对本文提出的干扰磁场补偿的仿真效果进行了验证。试验结果证明本文所提出的补偿方法是可行的，还进行了简单的软件界面设计、硬件外观和接口设计等。为后续

4、的开发奠定基础。关键词：地磁导航；干扰磁场；感应磁场；数值模拟；磁场补偿；本研究得到国家自然科学基金（编号：61004128）的资助IAbstractTitle：ResearchandSimulateaboutAircraftMagneticFieldCompensationTechnologyMajor：CommunicationandInformationSystemName：WenchaoYINSignature:Supervisor:Prof.LiliWANGSignature:AbstractAsanew

5、autonomousnavigationtechnique,geomagneticnavigationtechnologyisnotlimitedbyregionandclimateandithasthefeaturesofgoodstealth,allday,all-weather,wide-area,lowcost.Soithasgraduallyshowedsignificantmilitaryvalueandapplicationprospect.Butgeomagneticfieldintensityis

6、weakandaircraftcanproduceverycomplexinterferencemagneticarroundmagneticfield,theseinterferencemagneticfieldsuperimposedonthegeomagneticfield,Seriouslyaffectthemeasurementaccuracyofthegeomagnetism.Sohowtoremovetheinterferencemagneticfieldisthekeytogeomagneticna

7、vigation.Atthesametime,itisthewhethergeomagneticnavigationhasbeensuccessedapplicationsornot.Thispapercarriesoutresearcharoundnumericalsimulationofinterferencemagneticfieldandcompensationalgorithm.Firstly,thispapersummarizesthecurrentresearchanddevelopmenttrend

8、ofdomesticandforeigngeomagneticnavigation.Secondly,wehaveabriefintroductiontothetheoryandthemaincomponentsofthemagneticfieldoftheearth'smagneticfieldvectorofinterference,afterthatF