本研究聚焦于探讨惯性导航系统与地磁导航系统的结合应用,旨在提高定位精度及可靠性。通过算法优化和硬件集成,为复杂环境下的精确导航提供解决方案。
惯性地磁组合导航技术是一种结合了惯性导航系统(INS)与地磁导航系统(GNS)的高级解决方案,旨在提高定位精度并克服单一系统的局限性。这项研究由西北工业大学自动化学院及海军航空工程学院的研究人员晏登洋、任建新和宋永军共同完成。
传统地磁导航通常采用图匹配方式确定位置,但这种方法存在一定的准确性问题。为解决这一难题,研究人员提出了一种新的匹配方法,利用磁偏角与磁倾角作为主要参数来提高定位的精确度。其中,磁偏角是指地磁场向量在水平面上投影与正北方向之间的角度;而磁倾角则是指地磁场矢量与水平面间的夹角。通过这些参数可以获取位置的大致信息。
为了进一步提升精度,研究人员使用了地磁场模型来解算磁场强度,并借助精确的计时技术计算物体的速度数据。在此基础上,将从地磁系统获得的速度和位置信息与惯导系统的输出进行对比分析,以量测值的形式展示两者间的差异。随后利用卡尔曼滤波器处理这些测量结果,估计导航误差并对惯性系统实施校正。
这种组合方式不仅保持了惯导系统在短期内的高精度特性,还借助地磁匹配技术确保长期稳定性,从而有效克服惯性漂移和外部磁场干扰的问题,显著提升了整体系统的准确性。实验数据表明,在Matlab环境下进行仿真验证后,该组合导航方案能够实现较高的定位精度。
这项研究对航空、航海以及陆路运输等领域具有重要的应用价值,尤其是在图像匹配或地形匹配技术受限的情况下,地磁导航能提供可靠的辅助手段。惯性与地磁场的结合不仅实现了精度和稳定性的双重提升,也为未来导航系统的发展开辟了新的路径。同时,完善地磁场模型及提高地磁图精确度是实现高精准定位的关键因素之一。