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人類使用地磁信息進行導航具有悠久的歷史。遠有我國古代發明的指南針、航海羅盤等，近有十四、十五世紀歐洲人使用羅盤進行遠洋航行，發現新大陸等壯舉，這都與地磁導航是分不開的。

地磁定位技術的基本原理

地磁場在地球近地空間連續分布，受地球磁性物質分布不同，各個地域的地磁場存在差異。地磁場已廣泛應用于艦船和飛機的方位導航，利用指南針、磁羅盤等測量地磁場方位信息，以獲得穩定的地球北指向。

與磁航向測量技術不同，地磁定位技術利用地磁場強度隨地理空間位置變化具有不同分布的特性，實現對運動載體的定位。通過安裝在運動載體上的磁場傳感器，實時測量運動航跡(軌跡)上的地磁場數據，并提取磁場特征，與事先獲得并存儲的地磁場模型或地磁圖進行匹配，以確定運動載體的實時位置，以用于導航或者定位跟蹤。

因為地磁場的廣泛分布，地磁定位技術可以應用于飛行器、地面車輛、水下潛航器等不同的運動載體，特別在建筑內等封閉空間內，除了地球磁場外，人工建筑的鐵磁性材料進一步豐富了地磁場的空間分布特征，使磁場的空間差異分辨率可達到10cm，為室內位置測量提供了一個天然的坐標系。

在使用磁場定位技術前，需要采集定位區域的磁場分布，并把采集過的磁場分布制作成地磁圖;當來到有地磁圖的區域時，通過運動體攜帶(或安裝)定位終端內的磁傳感器，測量經過區域的磁場，將實際測量的磁場數據與已知的地磁圖進行對比，在地磁圖內找到和測量磁場數據最相似的數據所在的位置，即是運動體所在的位置。

從上述定位原理看出，地磁定位的最大優勢是不依賴于外部環境、不需要事先部署硬件、不需要維護、可以分辨樓層、不易受遮擋和干擾，能夠取得定位精度、成本、可靠性和兼容性的良好平衡，具有非常廣闊的市場應用前景。

但是，要實現穩定高精度的地磁定位性能，并不是一件容易的事情，除了需要重點考慮四個方面的因素：第一，地磁圖的制作和定位特征的應用;第二，選擇適合的磁傳感器;第三，與磁傳感器和運動載體相適配的實時測量方法;第四，與應用場景和運動載體相適配的定位算法。

地磁定位技術簡介

1、地磁場特征

地面上任意點地磁場強度矢量T通常可用直角坐標系來描述。設以觀測點為其坐標原點，X、Y、Z三個軸的正向分別指向地理北、東和垂直向下，如圖所示。觀測點的T矢量在直角坐標系內三個軸的投影分別為北向分量(X)、東向分量(Y)和垂向分量(Z)。T在水平面內投影稱為水平分量(H)，其指向為磁北方向。T和水平面之間的夾角稱為的磁傾角,以I表示,當T下傾時為正,反之為負。通過該點H方向的鉛直平面為磁子午面，它與地理子午面的夾角稱為磁偏角,以D表示,磁北自地理北向東偏，D為正，反之為負。T、Z、X、Y、D及I的各個量都是表示該點地磁場大小和方向特征的物理量，稱為地磁要素。

綜合這七個地磁要素，由圖的幾何關系可得幾個關系式如下式所示。

圖 地磁場要素

地磁定位常用磁傳感器：

目前市面上主流磁傳感器如下表所示。

主流磁傳感器

在實際使用時，通過不同的應用場景，選擇合適的磁傳感器。

2、地磁定位系統組成

地磁定位比較適合大范圍，強金屬遮擋干擾的場景。地磁定位系統主要由定位終端、傳輸網絡和服務端軟件構成。定位終端的用于測量地磁場數據，通過4G網絡上傳到本地的定位服務器上完成位置解算。如果工作區域內無線網絡覆蓋不好，則數據可以存儲在終端，等到了有網絡覆蓋的地方，可自動實現數據上傳。定位服務器實現人員位置的計算，并把時間、終端ID和終端位置數據發送給平臺服務器，在平臺服務器上實現跟位置數據相關的顯示、跟蹤、處理、分析和應用。現在大部分手機配備了磁傳感器，定位終端也可以選擇智能手機作為定位感知終端，實現地磁定位。

3、地磁定位實施過程

項目的實施過程包括磁場數據采集、磁場數據庫制作、系統聯調等過程。

由人推著地磁圖采集裝置，或者帶著采集終端，在應用場景內完成數據采集，一般只進行一次，其時間周期依據工作區域大小以及場地結構的復雜程度而不同。

現場數據采集

磁場數據庫制作，主要實現磁場數據的處理和后期加工，建立磁場模型。

磁圖的空間分布

現場部署包括定位終端的配置、服務器架設、服務器軟件的安裝等工作;系統聯調包括數據傳輸情況測試、定位效果測試、系統運行測試、可能出現的風險排查等。

地磁定位市場進展

地磁定位目前市場上的玩家不多，活躍的玩家有北京麥釘艾特科技有限公司，地磁定位也是一種指紋定位模式，不過相比于無線電信號而言，地磁場的信號更加穩定，一旦物理環境確定下來，地磁場的變化就非常小(如果增加墻體或者建筑物會對地磁有較大的影響)，這個特性使得地磁定位非常適用于工業場景，尤其是金屬較多的環境，在穩定性的條件下，地磁定位還能保持0.5-1m左右的精度。

但是地磁定位項目中需要投入大量的人力采集指紋數據，而一旦環境有較大的改變(不可控)又需要重新采集，這一點不利于該技術大大規模落地應用，這是限制該技術發展的一個重要因素。

審核編輯：湯梓紅