基于磁信標(biāo)的定位方法研究及其誤差分析

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1、碩士學(xué)位論文基于磁信標(biāo)的定位方法研究及其誤差分析RESEARCHANDERRORANALYSISOFPOSITIONINGBASEDONMAGNETICBEACON張大成哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年6月國內(nèi)圖書分類號:TP273學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號:681.5密級:公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于磁信標(biāo)的定位方法研究及其誤差分析碩士研究生:張大成導(dǎo)師:王常虹教授申請學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:控制科學(xué)與工程所在單位:航天學(xué)院答辯日期:2016年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP273U.D.C:681.5DissertationfortheMa

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

3、Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在現(xiàn)代導(dǎo)航領(lǐng)域,GPS是當(dāng)前應(yīng)用最廣的定位導(dǎo)航手段。但在一些特殊環(huán)境下,GPS信號容易受到干擾,有被阻斷的風(fēng)險,特別是在地下、水下、室內(nèi)或高山峽谷等地區(qū),GPS難以繼續(xù)正常工作。在此背景下,利用其他信號源進行定位導(dǎo)航顯得尤為重要。本文提出一種基于磁信標(biāo)的定位定向方法,為衛(wèi)星導(dǎo)航不可用的情況下的定位定向提供了可靠的解決方案。本文建立了基于畢奧—薩伐爾定理的磁偶極子定位定向模型,根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場矢量不變特性,分別推導(dǎo)分析了基于單磁信標(biāo)和基于雙磁信標(biāo)的定位定向方法,并對兩種定

4、位定向方法進行分析比較。設(shè)計了磁信標(biāo)定位系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng),基于模塊化思想實現(xiàn)了系統(tǒng)軟件系統(tǒng),并進行了試驗驗證。分析了影響磁信標(biāo)定位精度的幾種誤差因素。建立了磁信標(biāo)螺線管不正交的誤差模型,仿真分析了不同誤差角對磁場強度的影響;分析了目標(biāo)位置與磁信標(biāo)之間存在磁衰減介質(zhì)時,對兩種定位方法的定位精度的影響,并進行了仿真驗證。在信號重構(gòu)方面,提出了一種基于四參數(shù)的正弦信號重構(gòu)方法,提高了正弦信號的辨識精度。最后,歸納總結(jié)了本文中提到的基于磁信標(biāo)定位定向系統(tǒng)的優(yōu)點與不足之處,并對未來需要繼續(xù)完成的研究工作進行簡單展望。關(guān)鍵詞:磁信標(biāo);定位定向;誤差分析;磁偶極子-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩

5、士學(xué)位論文AbstractInthefieldofmodernnavigation,GPSiscurrentlythemostwidelyusedmeansofnavigationandpositioning.Butinsomespecialcircumstances,theGPSsignaliseasilydisturbedorblocked,especiallyintheunderground,underwater,building,mountain,valleyandotherregions,GPSishardtoworknormally.Underthisback

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

7、icdipolesforpositioningandorientationbyBiot-Savarlaw,andthenanalysesandcomparestwoorientingandpositioningmethodsbasedonsinglemagneticbeaconanddoublemagneticbeaconsaccordingtothecharacteristicthatthevectorstaysthesameintherotatingmagneticfield.Boththesoftwareandtheha

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