基于磁信标的定位方法研究及其误差分析

发布时间：2017-08-27 22:10

  本文关键词：基于磁信标的定位方法研究及其误差分析

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【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
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN966
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 国外国内研究现状8-11
• 1.3 课题研究的主要内容11-12
• 1.4 论文的主要结构12-13
• 第2章 磁偶极子模型及其数学基础13-24
• 2.1 引言13
• 2.2 毕奥-萨伐尔定律13-14
• 2.3 球坐标系14-16
• 2.4 传播介质与磁信标频率以及最大接收距离的关系16
• 2.5 磁偶极子模型16-20
• 2.6 等效磁偶极子分析20-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第3章 磁信标定位定向方法的研究24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 基于单磁信标定位定向方法24-26
• 3.3 基于双磁信标定位定向方法26-30
• 3.4 两种定位方法比较30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 磁信标定位系统的设计与实现32-41
• 4.1 引言32
• 4.2 系统总体方案32
• 4.3 系统硬件组成32-35
• 4.4 系统软件设计与实现35-40
• 4.4.1 系统软件性能的性能要求35
• 4.4.2 系统软件的功能需求分析35-36
• 4.4.3 软件开发平台简介36
• 4.4.4 系统软件模块化设计规划36-37
• 4.4.5 系统软件模块的实现37-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 磁信标定位方法误差分析及实验验证41-52
• 5.1 引言41
• 5.2 磁信标螺线管不正交误差41-45
• 5.2.1 误差模型推导41-44
• 5.2.2 仿真实验分析44-45
• 5.3 存在磁衰减介质时两种定位方法的对比实验45-47
• 5.4 信号提取仿真实验47-50
• 5.4.1 正弦信号重构估计算法47-49
• 5.4.2 单磁信标定位方法与双磁信标定位方法优化仿真实验49-50
• 5.5 实验平台验证50-51
• 5.6 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

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本文编号：746081