地磁導(dǎo)航是一種新型的全天時(shí)、全天候、全地域自主導(dǎo)航方式，具有導(dǎo)航誤差不累積、無源定位、無輻射、低成本等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于兵器、航空、航天、航海等運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的定位定向?qū)Ш郊白藨B(tài)控制�！兜卮艑�(dǎo)航理論與實(shí)踐》主要根據(jù)作者多年來的研究成果和國內(nèi)外地磁導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的新進(jìn)展撰寫而成�！兜卮艑�(dǎo)航理論與實(shí)踐》系統(tǒng)、深入地闡述了地磁導(dǎo)航理論及實(shí)踐的各項(xiàng)相關(guān)內(nèi)容，主要包括地磁導(dǎo)航的發(fā)展背景及其關(guān)鍵技術(shù)、地磁基準(zhǔn)圖的構(gòu)建、磁矢量傳感器的誤差標(biāo)定及補(bǔ)償、載體磁場分析、載體磁場標(biāo)定及補(bǔ)償、地磁導(dǎo)航算法，并以航空飛行器為例，對(duì)各種算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
《地磁導(dǎo)航理論與實(shí)踐》可作為地磁導(dǎo)航技術(shù)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、軟硬件工程師和科技工作者的業(yè)務(wù)工具書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)教師和研究生教學(xué)的教材和參考書。
隨著新型導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，地磁學(xué)、測(cè)繪學(xué)、空間物理學(xué)與導(dǎo)航理論的交叉與綜合不斷加強(qiáng)，地磁導(dǎo)航技術(shù)在導(dǎo)航定位、戰(zhàn)場電磁信息對(duì)抗等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的軍事潛力。地磁導(dǎo)航是一種新型的全天時(shí)、全天候、全地域自主導(dǎo)航方式，不僅具有誤差不積累、無源定位、無輻射、抗干擾性強(qiáng)、高精度、低成本等特點(diǎn)，而且可以利用地磁場的多種特征量信息進(jìn)行導(dǎo)航，如總磁場強(qiáng)度、水平磁場強(qiáng)度、垂直分量、.磁偏角、磁傾角、磁場梯度等物理量。地磁場作為地球的固有資源，為航空、航天、航海提供了天然的坐標(biāo)系，地磁導(dǎo)航可廣泛應(yīng)用于航天器、艦船、導(dǎo)彈、無人機(jī)、潛艇等系統(tǒng)的定位定向?qū)Ш郊拜d體姿態(tài)控制等。
自“十一五”以來，隨著我國國防技術(shù)的發(fā)展，地磁導(dǎo)航技術(shù)在航天、航空、航海領(lǐng)域的需求日益強(qiáng)烈，技術(shù)發(fā)展十分迅速。但國內(nèi)較系統(tǒng)全面地介紹地磁導(dǎo)航技術(shù)相關(guān)方面的教科書或?qū)W術(shù)專著很少，且為導(dǎo)論性質(zhì)，內(nèi)容淺顯。隨著地磁導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，特別是在航天器、航海器微小型化惡劣環(huán)境導(dǎo)航應(yīng)用中對(duì)自主導(dǎo)航的需求，當(dāng)前該領(lǐng)域迫切需要一本系統(tǒng)介紹海陸空天領(lǐng)域自主地磁導(dǎo)航技術(shù)理論和應(yīng)用的專業(yè)書籍。
本書主要根據(jù)作者課題組近年來的研究成果和國內(nèi)外地磁導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的新進(jìn)展撰寫而成。全書以航空飛行器為應(yīng)用背景，圍繞地磁基準(zhǔn)圖構(gòu)建、磁場實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量、地磁導(dǎo)航算法三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開論述。內(nèi)容分為9章：第1章主要介紹地磁導(dǎo)航需求、相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。第2章以航空飛行器為例介紹了飛行器運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建及仿真。第3章詳細(xì)介紹了地磁導(dǎo)航應(yīng)用中全球地磁基準(zhǔn)圖及區(qū)域地磁基準(zhǔn)圖的構(gòu)建理論及方法。第4章至第7章詳細(xì)闡述了載體在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)獲取地磁場矢量信息中的基本測(cè)量方法、適用傳感器選型、三軸磁傳感器誤差建模及標(biāo)定補(bǔ)償、載體干擾磁場分析及標(biāo)定補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)。第8章介紹了地磁匹配導(dǎo)航算法中的關(guān)鍵技術(shù)。最后在第9章對(duì)地磁導(dǎo)航未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
本書系統(tǒng)全面地介紹了地磁導(dǎo)航相關(guān)理論和工程實(shí)踐中的關(guān)鍵技術(shù)，內(nèi)容新穎，特色鮮明，以滿足廣大科研和教學(xué)人員對(duì)這一新興交叉科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的迫切需求。與國內(nèi)外出版的同類書相比，本書具有以下特點(diǎn)：
（1）內(nèi)容系統(tǒng)全面。本書內(nèi)容涉及地磁學(xué)、測(cè)繪學(xué)、磁場建模理論、誤差分析理論、導(dǎo)航理論及應(yīng)用技術(shù)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。針對(duì)地磁導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用和實(shí)踐特點(diǎn)，系統(tǒng)闡述了相關(guān)的地磁模型及地磁圖構(gòu)建、磁場傳感與測(cè)量、干擾磁場建模與補(bǔ)償、地磁導(dǎo)航原理與方法等方面的內(nèi)容。
（2）理論與實(shí)踐相結(jié)合。本書理論性和工程性并重，既有相應(yīng)的地磁場及地磁模型構(gòu)建理論、磁場分析理論、地磁導(dǎo)航理論等，又包含了地磁導(dǎo)航技術(shù)在海陸空天領(lǐng)域工程實(shí)際應(yīng)用的具體問題。在相應(yīng)科學(xué)問題的研究和分析中，采用理論分析、仿真技術(shù)和工程實(shí)踐相結(jié)合的思路，力爭做到理論分析清晰明了，并偏重工程實(shí)際應(yīng)用。
�。�3）緊跟國際研究前沿。地磁導(dǎo)航是一種新興載體自主導(dǎo)航技術(shù)，國際各科技強(qiáng)國均在大力開展地磁導(dǎo)航相關(guān)的研究工作，尚未形成成熟理論和研究方法。地磁導(dǎo)航技術(shù)涉及多門學(xué)科前沿，本書編寫過程中緊跟國際研究前沿，參考近年來地磁導(dǎo)航領(lǐng)域的相關(guān)學(xué)術(shù)論文和研究成果，做到內(nèi)容新穎、翔實(shí)。
第1章 緒論
1．1 地磁導(dǎo)航的軍事需求
1．2 地磁導(dǎo)航的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1．2．1 地磁場理論及地磁圖構(gòu)建技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1．2．2 載體磁場標(biāo)定與補(bǔ)償技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1．2．3 地磁導(dǎo)航技術(shù)的研究現(xiàn)狀總結(jié)和發(fā)展趨勢(shì)展望
1．3 本章小結(jié)
第2章 航空飛行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
2．1 引言
2．2 地磁導(dǎo)航中的常用坐標(biāo)系
2．2．1 常用坐標(biāo)系
2．2．2 坐標(biāo)系間相互轉(zhuǎn)換
2．3 飛行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
2．3．1 作用在飛行器上的力和力矩
2．3．2 飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
2．4 飛行器典型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
2．4．1 飛行器在鉛垂面內(nèi)運(yùn)動(dòng)
2．4．2 飛行器在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)
2．5 計(jì)算機(jī)仿真研究
2．6 本章小結(jié)
第3章 地磁圖構(gòu)建與地磁場仿真
3．1 引言
3．2 地磁場概述
3．2．1 地磁場特性分析
3．2．2 地磁場的描述
3．3 地磁場模型
3．3．1 國際地磁參考場
3．3．2 區(qū)域地磁場模型
3．4 基于空間插值理論的局域地磁圖構(gòu)建
3．4．1 空間插值方法概述
3．4．2 基于克里金空間插值的局域地磁圖構(gòu)建
3．4．3 空間插值方法的優(yōu)劣性評(píng)估
3．5 地磁圖的構(gòu)建與地磁場計(jì)算機(jī)仿真
3．5．1 全球地磁場的構(gòu)建與仿真
3．5．2 基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的局域地磁圖構(gòu)建與仿真
3．5．3 飛行軌跡的地磁場向量仿真
3．6 本章小結(jié)
第4章 地磁場測(cè)量
4．1 引言
4．2 地磁測(cè)量傳感器
4．2．1 磁通門磁力儀
4．2．2 質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀
4．2．3 光泵磁力儀
4．2．4 超導(dǎo)磁力儀
4．2．5 磁阻效應(yīng)磁力儀
4．3 地磁場測(cè)量方式
4．3．1 地面磁測(cè)
4．3．2 航空磁測(cè)
4．3．3 海洋磁測(cè)
4．3．4 衛(wèi)星磁測(cè)
4．4 本章小結(jié)
第5章 捷聯(lián)式三軸磁傳感器建模與標(biāo)定
5．1 引言
5．2 三軸磁傳感器的數(shù)學(xué)模型分析
5．3 制造誤差建模與補(bǔ)償
5．3．1 單軸磁傳感器誤差
5．3．2 三軸磁傳感器軸間誤差
5．3．3 制造誤差的數(shù)學(xué)模型
5．3．4 制造誤差參數(shù)標(biāo)定與補(bǔ)償
5．4 安裝誤差
5．5 姿態(tài)測(cè)量誤差
5．6 捷聯(lián)式三軸磁傳感器仿真研究
5．6．1 三軸磁傳感器制造誤差仿真、標(biāo)定及補(bǔ)償
5．6．2 捷聯(lián)式三軸磁傳感器誤差仿真
5．7 本章小結(jié)
第6章 地磁測(cè)量中載體磁場分析與建模
6．1 引言
6．2 地磁場測(cè)量中載體磁場源分析
6，3載體磁場正演分析
6．3．1 穩(wěn)定磁場基本理論
6．3．2 特殊形狀的鐵磁材料磁場
6．3．3 磁偶極子模型磁場
6．3．4 載流導(dǎo)線磁場
6．4 載體磁場數(shù)學(xué)建模
6．4．1 固定磁場
6．4．2 感應(yīng)磁場
6．4．3 渦流磁場及其他干擾磁場
6．5 載體磁場的仿真研究
6．5．1 磁場正演分析
6．5．2 載體磁場計(jì)算機(jī)仿真
6．6 本章小結(jié)
第7章 載體磁場標(biāo)定及自動(dòng)磁補(bǔ)償
7．1 引言
7．2 捷聯(lián)式三軸磁傳感器量測(cè)數(shù)據(jù)分析
7．2．1 理想捷聯(lián)式三軸磁傳感器的量測(cè)數(shù)據(jù)分析
7．2．2 載體磁場對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的影響
7．2．3 捷聯(lián)式三軸磁傳感器的量測(cè)數(shù)據(jù)分析
7．3 基于橢圓擬合的二維載體磁場標(biāo)定及自補(bǔ)償技術(shù)研究
7．3．1 基于橢圓約束的最小二乘法理論
7．3．2 數(shù)值穩(wěn)定的帶橢圓約束的最小二乘算法
7．3．3 水平狀態(tài)下二維誤差標(biāo)定及自動(dòng)磁補(bǔ)償
7．4 基于橢球擬合的三維載體磁場標(biāo)定及自補(bǔ)償技術(shù)研究
7．4．1 基于橢球約束的最小二乘法
7．4．2 姿態(tài)機(jī)動(dòng)下三維誤差標(biāo)定及自動(dòng)磁補(bǔ)償
7．5 載體磁場標(biāo)定及自動(dòng)磁補(bǔ)償方法仿真研究
7．5．1 計(jì)算機(jī)仿真研究
7．5．2 半物理仿真研究
7．6 本章小結(jié)
第8章 地磁匹配導(dǎo)航算法研究
8．1 引言
8．2 地磁導(dǎo)航的匹配量
8．3 地磁導(dǎo)航匹配區(qū)域選擇
8．3．1 傳統(tǒng)指標(biāo)
8．3．2 地磁熵及地磁方向熵
8．3．3 飛行器地磁匹配時(shí)最佳路線選擇準(zhǔn)則
8．4 地磁匹配算法研究
8．4．1 匹配算法數(shù)學(xué)描述
8．4．2 地磁匹配范圍的確定
8．4．3 機(jī)動(dòng)飛行地磁匹配
8．4．4 基于旋轉(zhuǎn)變換的地磁匹配
8．5 算法仿真及結(jié)果分析
8．5．1 典型匹配算法的仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析
8．5．2 基于旋轉(zhuǎn)變換的地磁匹配方法仿真試驗(yàn)
8．6 本章小結(jié)
第9章 總結(jié)與展望
9．1 地磁導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)
9．2 地磁導(dǎo)航展望
參考文獻(xiàn)
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