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地磁|地磁导航：地球母亲的“金手指”( 二 )


例如 ， 基于地磁导航新理念、新技术 ， 美国率先开展了低轨道航天器地磁导航研究 ， 目前已研发出空中、地面和水下地磁导航系统 ， 将其作为卫星导航定位系统的重要补充和备份 。俄罗斯通过对地磁导航技术的深入研究 ， 成功应用于导弹制导 ， 有效增强了突防能力 。法国、德国和英国等也都开展了大量理论研究和实践活动 ， 取得了一系列成果 。
通过研究和应用表明 ， 与人们熟知的卫星、惯性、地形、天文和无线电等导航技术相比 ， 地磁导航技术具有很多独特的优点：地磁场测量和应用不受时间、位置、天气等因素影响 ， 陆、海、空、天都能适用 ， 具备全天候、全区域特点；作为与生俱来的物理场 ， 它具有无源、抗干扰性强、隐蔽性好等天然优点；地磁场有大小和方向等多个特征量 ， 可用于导航匹配的参数选择很多；导航性能由地磁图和磁力计精度决定 ， 误差不随时间累积 ， 和惯性导航有很强的互补性 ， 可作为卫星导航的补充和备份 。
按理说 ， 拥有如此众多优点的地磁导航 ， 一定备受青睐并广泛应用 。然而 ， 理想很丰满 ， 现实太骨感 。自从上世纪90年代 ， 以GPS为代表的全球卫星导航定位技术诞生并广泛应用后 ， 便在导航领域占据垄断地位 。惯性导航则以精度高和小型化等优势 ， 在飞行器、潜航器上占领市场 。而历史悠久的地磁导航却“时运不济” 。相比之下 ， 其自身缺点也暴露无遗：地磁导航技术精度较低、使用烦琐、推广应用较难 ， 同时还面临地磁场精确感知、高精度地磁图构建、高效导航匹配算法设计等一系列难题 。这些因素 ， 导致地磁导航技术在较长时间内处于研究探索阶段 ， 长期处于沉寂状态而没有得到广泛应用 。
“前浪倒推后浪” ， 地磁导航焕发生机
长期处于沉寂状态的地磁导航技术 ， 近年来开始成为研究热点 。特别是大地测量、地球物理等领域的技术进步 ， 使地磁导航技术获得了较快发展 。基于重力场测量、地磁场测量等地磁导航方法 ， 开始逐渐受到人们的青睐 。
不得不说 ， 地磁导航之所以能够焕发生机 ， 这主要得益于卫星导航等新兴导航技术的“助攻” 。因为 ， 任何事物都是一分为二的 。卫星导航虽然具有快速、实时、高精度、全天候等优点 ， 应用极为广泛 ， 但也有其自身不足之处 。如抗干扰性、保密性、可靠性脆弱以及极区、深山、地下和水下等信号覆盖不全而影响使用等诸多问题 。特别是在战时 ， 卫星一旦受到攻击毁坏 ， 很难短时间内修复 ， 依赖于卫星导航技术的大量高精尖武器 ， 将面临“失明”从而失去战斗力 。
正因如此 ， 近年来 ， 世界各主要国家都大力发展不依赖于卫星信号的导航定位新技术 。如利用多种来源的外界光、电、磁、重力等信号 ， 来实现导航和定位 。尤其是隐蔽性好、成本低、抗干扰、精度适中的地磁导航技术 ， 逐渐成为导航定位领域的“新宠” ， 大有“前浪倒推后浪”之势 。
随着大地测量、地球物理等领域研究的逐步深入 ， 高精度、高灵敏、高便捷新型地磁感知仪器的不断研发 ， 以及人工智能技术的快速兴起 ， 地磁导航面临的一系列难题正逐步得到解决 。此外 ， 水下有人和无人潜航器、室内和地下空间活动等对导航定位需求的日益迫切 ， 也给地磁导航技术带来了新的发展机遇 。
目前已有试验表明 ， 基于智能手机内置磁力计和云端地磁图 ， 理论上可以为用户提供米级精度的定位服务 ， 可在地下矿井、停车场、大型建筑内等场所应用 。
地磁导航技术隐蔽性好、抗干扰性强的优点 ， 也决定了它在军事领域具有广泛的应用潜力 。它既可作为独立导航系统工作 ， 也可与其他导航系统优化组合 ， 进一步提升战场上导航定位的准确性、稳定性和适用性 。
【地磁|地磁导航：地球母亲的“金手指”】地磁|地磁导航：地球母亲的“金手指”


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