地磁導航是一種新型的全天時、全天候、全地域自主導航方式，具有導航誤差不累積、無源定位、無輻射、低成本等特點，可廣泛應用于兵器、航空、航天、航海等運動平臺的定位定向?qū)Ш郊白藨B(tài)控制。《地磁導航理論與實踐》主要根據(jù)作者多年來的研究成果和國內(nèi)外地磁導航技術領域的新進展撰寫而成�！兜卮艑Ш嚼碚撆c實踐》系統(tǒng)、深入地闡述了地磁導航理論及實踐的各項相關內(nèi)容，主要包括地磁導航的發(fā)展背景及其關鍵技術、地磁基準圖的構建、磁矢量傳感器的誤差標定及補償、載體磁場分析、載體磁場標定及補償、地磁導航算法，并以航空飛行器為例，對各種算法進行了仿真驗證。
《地磁導航理論與實踐》可作為地磁導航技術研究和應用領域的系統(tǒng)設計師、軟硬件工程師和科技工作者的業(yè)務工具書，也可作為高等院校相關專業(yè)教師和研究生教學的教材和參考書。
隨著新型導航技術的發(fā)展，地磁學、測繪學、空間物理學與導航理論的交叉與綜合不斷加強，地磁導航技術在導航定位、戰(zhàn)場電磁信息對抗等領域展現(xiàn)了巨大的軍事潛力。地磁導航是一種新型的全天時、全天候、全地域自主導航方式，不僅具有誤差不積累、無源定位、無輻射、抗干擾性強、高精度、低成本等特點，而且可以利用地磁場的多種特征量信息進行導航，如總磁場強度、水平磁場強度、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系，地磁導航可廣泛應用于航天器、艦船、導彈、無人機、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，隨著我國國防技術的發(fā)展，地磁導航技術在航天、航空、航海領域的需求日益強烈，技術發(fā)展十分迅速。但國內(nèi)較系統(tǒng)全面地介紹地磁導航技術相關方面的教科書或?qū)W術專著很少，且為導論性質(zhì)，內(nèi)容淺顯。隨著地磁導航技術的發(fā)展，特別是在航天器、航海器微小型化惡劣環(huán)境導航應用中對自主導航的需求，當前該領域迫切需要一本系統(tǒng)介紹海陸空天領域自主地磁導航技術理論和應用的專業(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)外地磁導航技術領域的新進展撰寫而成。全書以航空飛行器為應用背景，圍繞地磁基準圖構建、磁場實時準確測量、地磁導航算法三個關鍵技術展開論述。內(nèi)容分為9章：第1章主要介紹地磁導航需求、相關技術的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。第2章以航空飛行器為例介紹了飛行器運動模型構建及仿真。第3章詳細介紹了地磁導航應用中全球地磁基準圖及區(qū)域地磁基準圖的構建理論及方法。第4章至第7章詳細闡述了載體在運動過程中實時獲取地磁場矢量信息中的基本測量方法、適用傳感器選型、三軸磁傳感器誤差建模及標定補償、載體干擾磁場分析及標定補償?shù)认嚓P理論及關鍵技術。第8章介紹了地磁匹配導航算法中的關鍵技術。最后在第9章對地磁導航未來的發(fā)展趨勢進行了展望。
本書系統(tǒng)全面地介紹了地磁導航相關理論和工程實踐中的關鍵技術，內(nèi)容新穎，特色鮮明，以滿足廣大科研和教學人員對這一新興交叉科學領域知識的迫切需求。與國內(nèi)外出版的同類書相比，本書具有以下特點：
�。�1）內(nèi)容系統(tǒng)全面。本書內(nèi)容涉及地磁學、測繪學、磁場建模理論、誤差分析理論、導航理論及應用技術等多學科交叉領域。針對地磁導航技術應用和實踐特點，系統(tǒng)闡述了相關的地磁模型及地磁圖構建、磁場傳感與測量、干擾磁場建模與補償、地磁導航原理與方法等方面的內(nèi)容。
�。�2）理論與實踐相結合。本書理論性和工程性并重，既有相應的地磁場及地磁模型構建理論、磁場分析理論、地磁導航理論等，又包含了地磁導航技術在海陸空天領域工程實際應用的具體問題。在相應科學問題的研究和分析中，采用理論分析、仿真技術和工程實踐相結合的思路，力爭做到理論分析清晰明了，并偏重工程實際應用。
（3）緊跟國際研究前沿。地磁導航是一種新興載體自主導航技術，國際各科技強國均在大力開展地磁導航相關的研究工作，尚未形成成熟理論和研究方法。地磁導航技術涉及多門學科前沿，本書編寫過程中緊跟國際研究前沿，參考近年來地磁導航領域的相關學術論文和研究成果，做到內(nèi)容新穎、翔實。
第1章 緒論
1．1 地磁導航的軍事需求
1．2 地磁導航的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1．2．1 地磁場理論及地磁圖構建技術的研究現(xiàn)狀
1．2．2 載體磁場標定與補償技術的研究現(xiàn)狀
1．2．3 地磁導航技術的研究現(xiàn)狀總結和發(fā)展趨勢展望
1．3 本章小結
第2章 航空飛行器的運動學分析
2．1 引言
2．2 地磁導航中的常用坐標系
2．2．1 常用坐標系
2．2．2 坐標系間相互轉換
2．3 飛行器的運動學模型
2．3．1 作用在飛行器上的力和力矩
2．3．2 飛行器運動學方程
2．4 飛行器典型的運動狀態(tài)
2．4．1 飛行器在鉛垂面內(nèi)運動
2．4．2 飛行器在水平面內(nèi)運動
2．5 計算機仿真研究
2．6 本章小結
第3章 地磁圖構建與地磁場仿真
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建
3．4．3 空間插值方法的優(yōu)劣性評估
3．5 地磁圖的構建與地磁場計算機仿真
3．5．1 全球地磁場的構建與仿真
3．5．2 基于實測數(shù)據(jù)的局域地磁圖構建與仿真
3．5．3 飛行軌跡的地磁場向量仿真
3．6 本章小結
第4章 地磁場測量
4．1 引言
4．2 地磁測量傳感器
4．2．1 磁通門磁力儀
4．2．2 質(zhì)子旋進磁力儀
4．2．3 光泵磁力儀
4．2．4 超導磁力儀
4．2．5 磁阻效應磁力儀
4．3 地磁場測量方式
4．3．1 地面磁測
4．3．2 航空磁測
4．3．3 海洋磁測
4．3．4 衛(wèi)星磁測
4．4 本章小結
第5章 捷聯(lián)式三軸磁傳感器建模與標定
5．1 引言
5．2 三軸磁傳感器的數(shù)學模型分析
5．3 制造誤差建模與補償
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)學模型
5．3．4 制造誤差參數(shù)標定與補償
5．4 安裝誤差
5．5 姿態(tài)測量誤差
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、標定及補償
5．6．2 捷聯(lián)式三軸磁傳感器誤差仿真
5．7 本章小結
第6章 地磁測量中載體磁場分析與建模
6．1 引言
6．2 地磁場測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 載流導線磁場
6．4 載體磁場數(shù)學建模
6．4．1 固定磁場
6．4．2 感應磁場
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 載體磁場計算機仿真
6．6 本章小結
第7章 載體磁場標定及自動磁補償
7．1 引言
7．2 捷聯(lián)式三軸磁傳感器量測數(shù)據(jù)分析
7．2．1 理想捷聯(lián)式三軸磁傳感器的量測數(shù)據(jù)分析
7．2．2 載體磁場對量測數(shù)據(jù)的影響
7．2．3 捷聯(lián)式三軸磁傳感器的量測數(shù)據(jù)分析
7．3 基于橢圓擬合的二維載體磁場標定及自補償技術研究
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)下二維誤差標定及自動磁補償
7．4 基于橢球擬合的三維載體磁場標定及自補償技術研究
7．4．1 基于橢球約束的最小二乘法
7．4．2 姿態(tài)機動下三維誤差標定及自動磁補償
7．5 載體磁場標定及自動磁補償方法仿真研究
7．5．1 計算機仿真研究
7．5．2 半物理仿真研究
7．6 本章小結
第8章 地磁匹配導航算法研究
8．1 引言
8．2 地磁導航的匹配量
8．3 地磁導航匹配區(qū)域選擇
8．3．1 傳統(tǒng)指標
8．3．2 地磁熵及地磁方向熵
8．3．3 飛行器地磁匹配時最佳路線選擇準則
8．4 地磁匹配算法研究
8．4．1 匹配算法數(shù)學描述
8．4．2 地磁匹配范圍的確定
8．4．3 機動飛行地磁匹配
8．4．4 基于旋轉變換的地磁匹配
8．5 算法仿真及結果分析
8．5．1 典型匹配算法的仿真試驗及結果分析
8．5．2 基于旋轉變換的地磁匹配方法仿真試驗
8．6 本章小結
第9章 總結與展望
9．1 地磁導航關鍵技術總結
9．2 地磁導航展望
參考文獻
書單推薦
