吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (1): 316-322.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201701046

• 论文 • 上一篇    下一篇

水下地磁导航技术中的地磁场空间差分测量方法

赵塔1, 2, 朱小宁1, 2, 程德福1, 2, 周志坚1, 2   

  1. 1.吉林大学 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心,长春 130026;
    2.吉林大学 仪器科学与电气工程学院,长春 130026
  • 收稿日期:2015-12-14 出版日期:2017-01-20 发布日期:2017-01-20
  • 通讯作者: 周志坚(1980-),男,讲师,博士.研究方向:弱信号检测,智能仪器.E-mail:zhouzhijian@jlu.edu.cn
  • 作者简介:赵塔(1987-),男,博士研究生.研究方向:弱磁信号检测,地磁导航.E-mail:zhao_ta_ok@126.com
  • 基金资助:
    国家重大科研装备研制项目(ZDYZ2012-1-02); 国家自然科学青年基金项目(41304140).

Geomagnetic field spatial difference measuring method for underwater geomagnetic navigation technology

ZHAO Ta1, 2, ZHU Xiao-ning1, 2, CHENG De-fu1, 2, ZHOU Zhi-jian1, 2   

  1. 1.National Geophysical Exploration Equipment Engineering Research Center, Jilin University, Changchun 130026,China;
    2.College of Instrumentation and Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130026,China
  • Received:2015-12-14 Online:2017-01-20 Published:2017-01-20

RICH HTML

0   

PDF (PC)

404

摘要： 为了实现水下载体对地磁场的精确测量,提高地磁辅助导航的精度,提出了一种基于多传感器的空间差分地磁场三分量测量方法。首先,分析了水下载体周围磁场的种类及空间分布特性,并建立了磁矢量传感器新的测量模型。然后,利用干扰磁场自身特性以及和地磁场之间的耦合关系构建方程组,推导出空间差分模型表达式。最后,通过仿真分析和地面实验分别将本文方法与传统测量方法进行了对比。结果表明:当外界干扰磁场为1000 nT时,差分测量结果能使测量误差控制在150 nT以内,很好地抑制了干扰源对地磁场测量造成的影响,提高了水下载体地磁场三分量测量的抗干扰能力。

关键词: 信息处理技术, 水下载体, 地磁导航, 空间差分模型, 干扰磁场

Abstract: In order to accurately measure the geomagnetic field around an underwater vehicle and improve the precision of geomagnetic aided navigation, a spatial difference measuring method is proposed based on multi-sensor. First, a new measurement model of magnetic vector sensors is established by analyzing the magnetic field types and the spatial distribution characteristics around the vehicle. Then, the spatial difference model expression is deduced according to the characteristics of interference magnetic field and its coupling relationship with the magnetic field. The proposed method was compared with traditional method by simulation and ground experiment. Results show that the proposed method can obviously restrain the impact of the interference magnetic field. When the intensity of the outside interference magnetic field is 1000 nT, the measurement error can be controlled under 150 nT by the spatial difference measuring method, which is able to improve the ability of anti-jamming in geomagnetic field measurement.

Key words: information processing, underwater vehicle, geomagnetic navigation, spatial difference model, interference magnetic field

中图分类号: 

  • TH762
[1] Cui Rong-xin, Sam Ge Shuzhi, Ee H B V,et al. Leader-follower formation control of under actuated autonomous underwater vehicles[J]. Ocean Engineering, 2010, 37(17-18):1491-1502.
[2] Lesur V, Clark T, Turbitt C, et al. A technique for estimating the absolute vector geomagnetic field from a marine vessel[J]. Journal of Geophysics and Engineering, 2004,1(2):109-115.
[3] 金春水,杨功流,李士心,等. 地磁辅助惯性导航系统的数据融合算法[J]. 中国惯性技术学报,2007,15(1):47-50.
Jin Chun-shui, Yang Gong-liu, Li Shi-xin, et al. Data fusing algorithm in geomagnetic aided INS[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2007, 15 (1): 47-50.
[4] Isesaki N.A new shipboard three-component magnetometer[J]. Geophysics,1986,51(10): 1992-1998.
[5] 闫辉,肖昌汉. 一种海洋环境地磁场三分量的测量方法[J]. 海军工程大学学报,2005,17(6) :80-83.
Yan Hui, Xiao Chang-han. A method of measuring
6 three-component geomagnetic field on ocean[J]. Journal of Naval University of Engineering,2005, 17 (6): 80-83.
[6] 闫辉,肖昌汉,沈明,等. 船载三分量测量算法的实验验证[J]. 海洋测绘,2010,30(3):27-29.
Yan Hui, Xiao Chang-han, Shen Ming, et al. The experimental verification of ship three-component geomagnetic field measurement method[J]. Hydrographic Surveying and Charting,2010,30(3): 27-29.
[7] Zhu Xing-le, Xiao Chang-han, Yao Zhen-ning. Calculation error's correction of three-component geomagnetic field's marine survey[J]. Advanced Materials Research,2013,756-759:323-326.
[8] Wynn R B, Huvenne V A I, Le Bas T P,et al. Autonomous underwater vehicles (AUVs): their past, present and future contributions to the advancement of marine geoscience[J]. Marine Geology, 2014,352:451-468.
[9] 张晓明,赵剡. 基于椭圆约束的新型载体磁场标定及补偿技术[J]. 仪器仪表学报,2009,30(11):2438- 2443.
Zhang Xiao-ming, Zhao Yan. New auto calibration and compensation method for vehicle magnetic field based on ellipse restriction[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2009,30(11):2438-2443.
[10] 扬世周. 航空磁力反潜浅谈[J]. 舰船科学技术,1979 (12):66-76.
Yang Shi-zhou. Discussion of aeromagnetic antisubmarine[J]. Ship Science and Technology,1979(12):66-76.
[11] 王琦,林君,于生宝,等. 航空瞬变电磁反演中灵敏度的快速高精度计算[J]. 吉林大学学报:工学版,2015,45(6):2020-2025.
Wang Qi,Lin Jun,Yu Sheng-bao,et al. Calculation of sensitivities for airborne electromagnetic inversion progress[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2015,45(6):2020-2025.
[1] 苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳. 结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1887-1894.
[2] 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[3] 黄勇,杨德运,乔赛,慕振国. 高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1904-1909.
[4] 李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳. 基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1910-1916.
[5] 应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮. 基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1917-1924.
[6] 陆智俊,钟超,吴敬玉. 星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1925-1930.
[7] 刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾. 基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1931-1937.
[8] 单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武. 动态压缩感知波达方向跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1938-1944.
[9] 姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红. 双Duffing振子逆向联合信号检测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1282-1290.
[10] 全薇, 郝晓明, 孙雅东, 柏葆华, 王禹亭. 基于实际眼结构的个性化投影式头盔物镜研制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1291-1297.
[11] 陈绵书, 苏越, 桑爱军, 李培鹏. 基于空间矢量模型的图像分类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 943-951.
[12] 陈涛, 崔岳寒, 郭立民. 适用于单快拍的多重信号分类改进算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 952-956.
[13] 孟广伟, 李荣佳, 王欣, 周立明, 顾帅. 压电双材料界面裂纹的强度因子分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 500-506.
[14] 林金花, 王延杰, 孙宏海. 改进的自适应特征细分方法及其对Catmull-Clark曲面的实时绘制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 625-632.
[15] 王柯, 刘富, 康冰, 霍彤彤, 周求湛. 基于沙蝎定位猎物的仿生震源定位方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 633-639.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发