【摘要】：以GPS、北斗為代表的全球導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)是目前使用最為廣泛的導航定位技術。但在一些挑戰(zhàn)環(huán)境中,如地下、水下、峽谷、洞穴或室內等區(qū)域,單純使用GNSS信號會有較大的定位誤差,甚至導致無法進行定位服務。在此背景下,通過使用人工磁信號產生的低頻磁場進行定位的方法具有特有的優(yōu)勢。本文給出了基于低頻磁信標的自主導航定位技術,對于水下跟蹤定位、地下生物探索以及室內機器人導航等單獨采用GNSS技術定位影響較大的場景下,為實現(xiàn)全天時、高精度的自主定位提供了一種有效的解決思路。首先分析了國內外相關領域的現(xiàn)狀,目前基于磁信標的定位方法逐漸地嶄露頭角,但研究成果相對較少。研究了磁場的分布特性,包括畢奧-薩伐爾定律、磁偶極子及磁矩等定理,分析了不同介質下的作用距離,梳理了基于低頻磁場下的定位理論,并給出了基于單磁信標模型下的定位推導。研究了分別基于集中式和基于分立式的雙磁信標定位方法,給出了原理推導并進行了仿真分析,結果表明,分立式雙磁信標定位方法具有更好的定位效果;然后分析了影響定位誤差的因素,包括信噪比、信標與傳感器的相對偏轉角以及磁衰減介質對定位效果的影響,總結了基于磁信標的定位方法的基本特性,為提高定位精度奠定了理論基礎。然后,研究了基于多磁信標的3D定位方法。首先,對該方法給出了原理性的推導和實現(xiàn)的具體步驟。設計并進行了仿真實驗,通過實驗數(shù)據(jù)分析、驗證了這種定位方法的有效性。然后,從原理上分析了2D算法和3D算法的優(yōu)缺點以及應用條件,并通過仿真實驗進行了分析驗證。然后,利用搭建的實驗平臺,對所給出的2D定位方法進行了一系列實地實驗,驗證了該方法的可行性。研究了基于智能搜索算法的磁信標定位方法,首先給出了基于模擬退火算法的磁信標定位方法,分析了模擬退火算法的原理,設計了實驗操作步驟,并通過仿真實驗進行分析驗證。然后,針對模擬退火算法的使用過程中對全局搜索的能力較差、參數(shù)對算法性能影響較大的問題,提出了基于布谷鳥搜索算法(Cuckoo Search,CS)的磁信標定位方法,分析了CS算法的原理,給出了實驗步驟,并通過仿真實驗驗證了該方法的可行性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN96
【圖文】：

圖 1-1 類 GPS 定位方法示意圖究人員 Janne Haverinen 提出了一種過在四個的建筑物內進行一系列全局進行了人體自我定位實驗。該研究表的穩(wěn)定性。這是利用地球磁場的磁定

利用地磁場的人體定位示意圖

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