地磁导航定位原理的应用_地磁导航的工作原理

文章导读:

• 1、在地磁传感器导航中，除了了匹配算法外，有没有其他算法实现方向的判断？？
• 2、地磁场的应用地磁场都有哪些应用
• 3、什么是地磁感导航？
• 4、磁场生物利用地磁场定位的原理是什么？
• 5、地磁场的应用
• 6、有没人说一下地球磁场定位现在如何了

在地磁传感器导航中，除了了匹配算法外，有没有其他算法实现方向的判断？？

在地磁传感器导航中磁传感器可以测出每个地方的地磁场矢量（X ,Y, Z的三个分量的值），而地球上各地的地磁场矢量已经都已知了，所以根据测得的矢量经过计算就可以实现方向的判断和导航了。现在常用的导航方式有地磁场导航；重力场导航；GPS卫星导航；陀螺导航；自寻北动力调谐陀螺导航；自寻北光纤陀螺导航等。各个导航原理还比较简单但算法相当繁琐量较大。单个方法的精度不太高，在高精度使用场合一般是几种方法组合使用来提高精度。没有简单算法。在地磁场传感器简单大概的应用上可以只利用传感器X ,Y, Z的三个分量的正、负(或者是分量的最大值、最小值）来只判别方向就简单多了。

地磁场的应用地磁场都有哪些应用

地磁传感器可用于检测车辆的存在和车型识别。利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地磁线圈（又称地感线圈）检测器相比，具有安装尺寸孝灵敏度高、施工量孝使用寿命长，对路面的破坏小

什么是地磁感导航？

宇宙空间充斥着磁和电。地球本身就是大磁体。由于地球本身具有磁性，而周围形成的磁场，就是地磁场，它的两极接近于地球两极，但并不重合。两极之间的偏差随着时间不断地在变化。磁和电有紧密联系，磁性起源于电流或实物内部电荷（电子、原子核）的运动。磁体的磁性由分子电流所引起。所以磁极所受的磁力，归根结底仍然是磁场对电流的作用力。磁场是电流或运动电核引起的，而磁介质在磁场中发生的磁化对磁场也有影响。

自然界有许许多多的东西，特别是动物界，它们的某些器官发达到了惊人的程度。比如：响尾蛇在黑暗里能捕捉在它附近活动的小动物，是因为它的眼睛后下方天生有一副红外线视物装置。而鸽子却能感觉到地磁（地球磁场）作用力的方向和强度的微小变化。这是因为鸽子眼内有一块突起，称为磁骨。这块磁骨，含有丰富的磁性物质，能测量地球磁场的变化，很像是天然生成的磁探测器，凭借它，鸽子就可以根据地球磁场的分布情况了解自己的飞行方向。这是最近美国普林斯顿大学和纽约州立大学的科学家们发现的。为了证实这一发现，有人做过这样的实验。拿20羽放翔素质基本相近的通信鸽，其中10羽的翅膀下装上小磁铁，另10羽装上小铜片，然后在同一距离、同一地点一齐放飞。结果是，装铜片的10羽2天内有8羽返回，而装小磁铁的10羽，4天后才有1羽飞回来，而且显得精疲力尽。这种现象说明，鸽子身上所带磁铁的磁场干扰了它对地球磁场先天具有的灵敏判断，产生了误差，使它不能准确、迅速地寻路归巢。

磁场生物利用地磁场定位的原理是什么？

简单点说生物体含有铁份，由于铁的磁性和地磁场发生作用被脑神经分析后反馈到中枢神经。当然这是一种科普式的解释。实际上还要复杂的多。首先血红蛋白含铁，运送到脑部某神秘区域组合成含磁性的特殊蛋白。类似于磁铁和磁力天线。把地磁信息应该不仅是地磁信息接收后分析处理，有用的储存记忆用来确定地理位置，通用的把规率整理后记忆用来辨别方向寻路等。总之，就是利用铁的磁场作用与蛋白质进行结合，组成磁场接收和信息处理系统。把地磁场和具体的地域磁场进行接收后分析处理。你可以认为铁被氧化成磁铁，用来接收和增益磁力信息。蛋白质相当于半导体。二者结合成一个磁力信号接收处理器。这个系统很精密，能接收和分析很多的磁力和磁场信息。然后被脑部进行B超式的3D还原。当然具体能解释通透的话估计拿一个诺贝尔生物奖是没问题啦。所以只能希望我的回答有助与你的理解。

地磁场的应用

①地磁发电

据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机进行了一次卫星悬绳发电实验。航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处自东向西飞行，相对地面的速度大约6．51×10 ３m／s。从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20km，电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的，磁感应强度约为4×103T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计，通过电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳上可产生大约3A的感应电流。

②地磁探矿

据测算，地磁场的变化有一定的规律性。比如在我国境内，每向北走一公里，地磁感应强度的变化约为一亿分之几特。小范围内地磁感应强度和磁倾角几乎没有什么变化。但是，有时地磁场的变化非常明显，有的地方会出现磁针反常现象，磁针不再指向南北方向。在某些山区，磁针甚至变成直立状态。这种电磁场的剧变称作地磁异常。显然，出现地磁异常的区域，地下一定蕴藏着丰富的磁铁矿。我们可以根据地磁异常现象来探测磁铁矿区。

1954年，我国一支地质探矿队发现，在山东某个地区面积大约四平方公里的范围内，地磁感应强度异常极大值达到了3．5×10-6T。地质队员们推测，这里一定是一个储量较大的铁矿。经过钻探发掘，最终在地下450m深处发现了总厚度达62．54m的磁铁矿区。

随着人们对地磁场研究的深入，地磁探矿的应用越来越广。地质学家们已经能够广泛应用地磁探矿来寻找铁、钴、镍、金以及石油等地下资源了。

③地磁预报

地壳中的岩石，有许多是具有磁性的。地震发生时，这些岩石受力变形，它的磁性也随之变化。在强烈地震前夕，地磁感应强度、磁倾角等都会发生变化，造成局部地磁异常，这就是所谓的“震磁效应”。掌握了震磁效应的规律，利用测量仪器监测地磁变化，就可以根据震磁效应对地震做出较准确的预报。

④解释自然现象

我们知道，太阳活动如太阳黑子、耀斑等的出现具有一定周期性。长期的天文观测表明，太阳黑子总数变化的周期约11年。当太阳黑子活动剧烈的时候，太阳喷射出大量兆电子伏能量级的带电粒子(电子、质子、离子等)。这些带电粒子在掠过地球时，有许多被地磁场“捕获”。带电粒子掠过地球时形成的磁场造成地磁场和地球外围电离层的剧烈变化，从而出现无线电短波衰减和通讯中断等异常现象，这就是所谓的地磁暴。

地磁暴发生时，在一些高纬度地区，尤其是极地上空会出现瑰丽壮观的极光。这是由于被地磁场“捕获”的大量带电粒子流在地磁场的偏转作用下，沿螺线路径朝地球的磁极运动。高速运动的高能电子或质子撞击地球大气中大量的氧、氮及其它惰性气体原子，并把能量传给气体原子的外层电子，这些电子紧接着又把获得的能量以光的形式释放出来，如氧发红光，氩发蓝光等。这就是产生极光的原因。另外，在船舶和飞机航行的时候，人类是靠磁罗盘测得的地磁方位角配合地磁场图来导航的。不只人类，许多动物的飞行和迁徙也是靠地磁场来“导航”的，如鸽子、海豚、海龟等。

有没人说一下地球磁场定位现在如何了

地磁定位的由来

众所周知，我们生活的世界，处处遍布着地球磁场。合理利用这种天赐的资源是生物的本能。

很多鸟类，尤其是迁徙的候鸟，在做长途飞行时都能利用地球磁场来保持其飞行路线不发生偏离，研究发现这些鸟类有一种特殊的“联觉”，可以让它们“看到”地球磁场中磁力线的分布,就好像它们看到周围环境中只有五彩缤纷的图案一样。

而人类利用地磁进行方向辨认和导航亦由来已久，古代人发明的指南车、航海罗盘，都是很好的例证。现如今，随着测量仪器的发展，和对地磁研究的深入，人们可以对不同空间的地磁场进行精确描述和测量，使得地磁定位导航成为了可能。

室内地磁定位是怎么一回事？

地球本身是一个巨大的磁体，它在地理南北两极间形成一个基本的磁场。但这种地球磁场会受到金属物的干扰，特别是穿过钢筋混凝土结构的建筑物时，原有磁场被建筑材料（金属结构）扰动扭曲，使得每个建筑物内都形成了独特的“磁性纹路”，也就是说在室内形成了一种有规律的“室内磁场”。

而且，如果建筑物本身不发生钢筋体的结构性改变，室内磁场的特性也就固定不变。而室内地磁定位正式捕捉这种“室内地磁场”的规律特征来实现的，通过手机端普遍集成的地磁传感器去收集室内的磁场数据，辨认室内环境里不同位置的磁场信号强度差异，从而匹配自己在空间中的相对位置。

室内地磁定位精度

理论上不同位置的地磁场差异性是微秒的，普通的测量工具是无法探测的，但这种被建筑物扰动扭曲后的“室内地磁场”却恰恰加强了地磁信号的差异性，使得室内地磁数据的获取变得可能，也间接提高了定位的精准性。由于室内每一小块空间的磁场纹路都是独一无二的，所以当手机获取了该区域的磁场特征后，匹配系统中的磁场数据库，就能进行精确定位，通常精度在2米左右，足够胜任大部分室内环境的定位需求。

室内地磁定位的优势

1、无硬件

定位环境不需要部署额外的硬件，完全零施工，也不用采用额外的终端，带有地磁传感器的手机即可部署和体验，不分场景和时间，不需担心设备供电，不需要现场维护等各种问题，方便用户进行大规模推广和应用。

2、无累积误差

作为一种匹配定位算法，地磁导航的误差不会随着时间产生累积效应，非常适合与惯性导航系统进行信息融合，构成组合导航系统，对惯性器件产生的累计误差进行及时的修正。

3、低成本

由于没有了硬件成本，室内地磁定位系统的整体成本也会大大降低。

室内地磁定位的不足

1、地磁数据采集工作

地磁定位技术的使用要始于对现场地磁数据的采集，而且每当室内环境有较大的变动，比如重新装修的情况时，需要重新对现场地磁数据进行采集更新，这相当于给用户带来了较多的工作量。

2、信号干扰

地磁信号本身是容易受到金属物的干扰，室内环境又很难保持一成不变，假如用户周边突然出现驶过一辆汽车，现场磁场受到干扰，对其位置的获取势必有较多影响，因此地磁定位的稳定性值得商榷。

3、初始位置的获取

地磁定位是相对位置，所以单纯依靠地磁来定位是没法立刻获取初始位置的，很多方案都要求用户在使用定位前在室内行走5~8米，以帮助获取初始位置，也有很多方案采取其他定位技术（比如PDR/iBeacon/Wifi）来辅助获取初始位置，这也是室内地磁定位技术最难解决的问题。