地磁与GPS/北斗卫星导航、惯性导航的关系

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北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)是我国自行设计研发、可
以在全球范围内独立运行的导航系统，该系统己经开始为中国及其周边国家提供服务，
与GPS组成相似，北斗系统也有三部分组成，包括由导航星座组成的空间段、由监测
站和主控站等组成的地面段及用以解算北斗卫星信号的应用系统等，不仅可以为全球提
供无线电导航服务(RNSS )，而且可以为亚太地区的用户提供无线电卫星测定服务
(RDSS)[35]。
北斗导航系统的空间段共由3 _5颗卫星组成，分布在不同的轨道上，其中3颗IGSO
卫星的轨道高度为5786 Km，轨道的倾角为55度，_5颗GEO卫星的轨道高度达到35786
Km, 27颗MEO卫星的轨道高度为21528 Km，轨道倾角为55度，其中MEO和IGSO
为静止轨道卫星，GEO为非静止轨道卫星，该种卫星轨道的设计可以有效的提高低纬
度地区的抗遮蔽能力[[35]
北斗系统的地面站部分主要是控制和监控北斗卫星的正常运行，核心控制部分为主
控站，主要功能是向导航系统提供相关操作指令。监控站主要是针对空间段，监控卫星
的运行状态，时间同步/注入站主要的作用是实现空间段卫星与地面接收站之间的时间同
步，根据监控站和时间/注入站提供的信息，主控站可以完成卫星轨道和时间偏差的预估。
主控站可以将导航电文及相关修正参数通过时间同步/注入站传播给空间段的卫星，以实
现导航电文的不断更新和与地面的时间同步，同时主控站还可以向不正常的卫星发送退
出指令，使其退出导航服务[[36]
北斗系统的用户段包括多种类型的北斗终端，而且北斗系统也可以与其他导航系统
兼容使用，比如由华星智控公司提出的GPS/北斗接收机是一款多用途接收机，内置网
络接口及GPRS通讯方式，具有精度高和稳定性高等优点，可以同时接收GPS信号和
北斗信号。

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(2)紧组合模式
紧组合(Tightly Coupled SINS/GPS)模式是采用GPS的伪距、伪距速率和距离增
量作为组合导航滤波器的输入，不再单独计算GPS输出的位置和速度等信息。该模式
的优点在于其把松祸合模式下的GPS卡尔曼滤波器融合到组合导航滤波器中，避免了
时间相关的跟踪噪声的干扰，而且该系统使用一颗卫星即可完成导航，极大地提高了导
航系统的可靠性和使用范围[[41 ]。图2.7为紧祸合模式框图。

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角存在着差异，如北京的磁北与正北相比向西偏了6._5 0，而香港的磁北与正北相比向东
偏了100
在赤道位置，地磁的垂直分量Z接近为零，地磁的水平分量H达到最大，约为34}-
3_S}T;在北极，地磁的水分量为零，垂直分量达到63.4}T;在南极，地磁的水平分量
也接近为零，垂直分量达到一67.4}T。地磁场的总量范围为20}-70}T，最大值的地方位
于澳大利亚的南部，约为71}T。我国境内的地磁场变化范围如表 3.1所示。地磁场的单
位为特斯拉(T>、高斯(G>，其中1T=104 G , 1刃=10-6 T , 1T=1000mT o

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