基于磁信标的定位方法研究及其误差分析

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1、硕士学位论文基于磁信标的定位方法研究及其误差分析RESEARCHANDERRORANALYSISOFPOSITIONINGBASEDONMAGNETICBEACON张大成哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文基于磁信标的定位方法研究及其误差分析硕士研究生：张大成导师：王常虹教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C:681.5DissertationfortheMa

2、sterDegreeinEngineeringRESEARCHANDERRORANALYSISOFPOSITIONINGBASEDONMAGNETICBEACONCandidate：ZhangDachengSupervisor：Prof.WangChanghongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：CollegeofAstronauticsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-

3、Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要在现代导航领域，GPS是当前应用最广的定位导航手段。但在一些特殊环境下，GPS信号容易受到干扰，有被阻断的风险，特别是在地下、水下、室内或高山峡谷等地区，GPS难以继续正常工作。在此背景下，利用其他信号源进行定位导航显得尤为重要。本文提出一种基于磁信标的定位定向方法，为卫星导航不可用的情况下的定位定向提供了可靠的解决方案。本文建立了基于毕奥—萨伐尔定理的磁偶极子定位定向模型，根据旋转磁场矢量不变特性，分别推导分析了基于单磁信标和基于双磁信标的定位定向方法，并对两种定

4、位定向方法进行分析比较。设计了磁信标定位系统的软硬件系统，基于模块化思想实现了系统软件系统，并进行了试验验证。分析了影响磁信标定位精度的几种误差因素。建立了磁信标螺线管不正交的误差模型，仿真分析了不同误差角对磁场强度的影响；分析了目标位置与磁信标之间存在磁衰减介质时，对两种定位方法的定位精度的影响，并进行了仿真验证。在信号重构方面，提出了一种基于四参数的正弦信号重构方法，提高了正弦信号的辨识精度。最后，归纳总结了本文中提到的基于磁信标定位定向系统的优点与不足之处，并对未来需要继续完成的研究工作进行简单展望。关键词：磁信标；定位定向；误差分析；磁偶极子-I-哈尔滨工业大学硕

5、士学位论文AbstractInthefieldofmodernnavigation,GPSiscurrentlythemostwidelyusedmeansofnavigationandpositioning.Butinsomespecialcircumstances,theGPSsignaliseasilydisturbedorblocked,especiallyintheunderground,underwater,building,mountain,valleyandotherregions,GPSishardtoworknormally.Underthisback

6、ground,itseemsparticularlyimportanttousetheothersignalsourcefornavigationandpositioning.Inthisthesis,theauthorproposesapositioningandorientingmethodbasedonmagneticbeacon,andprovidesareliablesolutionforpositioningwhenthesatellitenavigationisnotavailable.Theauthorestablishesthemodelofmagnet

7、icdipolesforpositioningandorientationbyBiot-Savarlaw,andthenanalysesandcomparestwoorientingandpositioningmethodsbasedonsinglemagneticbeaconanddoublemagneticbeaconsaccordingtothecharacteristicthatthevectorstaysthesameintherotatingmagneticfield.Boththesoftwareandtheha