شبيه سازي و داده برداري واقعي براي بررسي امكان دستيابي به موقعيت جغرافيايي با استفاده از ميدان مغناطيسي زمين

Accessibility to the Geographic Location of Earth’s Magnetic Field with Simulation & Data Collection

پيشرفت هاي علمي در زمينه مباني ناوبري و همچنين دستيابي به تكنولوژي ساخت حسگرهاي مغناطيسي در ابعاد كوچك با توان مصرفي پايين و دقت بالا، طي سال هاي اخير، محققان را به فكر استفاده از ميدان مغناطيسي زمين براي مكان يابي انداخت. در روش ناوبري با استفاده از ميدان مغناطيسي زمين از حسگرهاي دقيق مغناطيسي، داده هاي ميدان مغناطيسي زمين قرائت مي شود و با مقايسه اين اطلاعات با نقشه هاي مرجع از طريق الگوريتم هاي تطبيق يا فيلترينگ، امكان تعيين موقعيت فراهم مي شود. در اين روش تعيين موقعيت، عموما از سامانه اينرسي براي تعيين سرعت و وضعيت استفاده مي شود و سامانه ناوبري مغناطيسي، نقش كمك ناوبري را ايفا مي كند. در گام نخست براي دستيابي به سيستم تعيين موقعيت مغناطيسي، نياز به توليد نقشه مرجع مغناطيسي است، لذا نياز به تحليل دقيق از ميدان مغناطيسي زمين، كميت و كيفيت تغييرات ميدان در طول زمان هاي مختلف و در نقاط مختلف وجود دارد. در اين مقاله از طريق استخراج داده هاي مغناطيسي يك رصدخانه مغناطيسي، امكان دستيابي به موقعيت جغرافيايي رصدخانه با استفاده از اين داده ها مورد بررسي قرار گرفت و سپس با انجام آزمايش عملي به بررسي ميزان تاثير جابه جايي موقعيت جغرافيايي بر مقدار ميدان مغناطيسي زمين پرداخته شد. نتايج استخراج شده در بخش هاي شبيه سازي و داده برداري بر اين واقعيت دلالت دارد كه دستيابي به موقعيت جغرافيايي براي انواع وسايل نقليه، تنها با استفاده از اطلاعات ميدان مغناطيسي زمين و بدون نياز به ساير حسگرهاي ناوبري امكان پذير است.

In recent years, scientific advances in navigation systems and technological development of low-power consumption and high-precision in magnetic sensors have made researchers to realize that earth’s magnetic field can be applied for locating purposes. Earth’s magnetic field is applied in the navigation method where the required data from earth’s magnetic field can be read from high accuracy magnetic sensors. It is possible to determine the location by comparing the data with the reference maps through adaption of algorithms and/or filtering. Generally, in this method of locating, the inertia system is used to determine the velocity and condition, and the magnetic navigation system represents navigational assistance. In the first step toward obtaining a magnetic locating system, a reference magnetic map must be created; so, it is required to carefully analyze the earth’s magnetic field, the quantity, and quality of the field variations over different time and places. In this paper, the possibility of obtaining the geographical location of an observatory by extracting available data of a magnetic observatory has been investigated and, then, the effect of the displacement of geographical location on the magnitude of the earth’s magnetic field has been examined by an experimental test. The results of simulation and data collection confirm the fact that geographic location for a variety of vehicles can be attainable just using earth’s magnetic field data and there is no need to use any other navigation sensors.