李 博楊賓峰向楓樺趙 震郭嬌嬌

(空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院，陜西 西安710000)

目前，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。就我國(guó)目前導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，主要的定位手段有無(wú)線電導(dǎo)航[1－3]、慣性導(dǎo)航[4－5]、衛(wèi)星導(dǎo)航[6－7]、天文導(dǎo)航[8－9]等。 其中慣性導(dǎo)航能夠不受地域、天氣的影響自主定位，但在定位過(guò)程中存在誤差積累，需要借助其他高精度導(dǎo)航手段對(duì)位置信息進(jìn)行校準(zhǔn)。衛(wèi)星導(dǎo)航雖然定位精度高，但是在地下和水下等特殊環(huán)境中應(yīng)用受限，遇到復(fù)雜電磁環(huán)境時(shí)易被干擾。天文導(dǎo)航雖然具有高自主性和抗干擾性，但由于受環(huán)境和測(cè)量方法等因素影響，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

相對(duì)于以上導(dǎo)航手段而言，磁導(dǎo)航是能夠同時(shí)滿足自主式、無(wú)積累誤差且抗干擾能力強(qiáng)的新興導(dǎo)航手段。目前磁導(dǎo)航主要分為兩類:地磁匹配導(dǎo)航和人工磁信標(biāo)導(dǎo)航。地磁匹配導(dǎo)航是利用地球磁場(chǎng)特征的無(wú)源自主導(dǎo)航手段，隨著地磁理論的不斷完善、磁敏感器技術(shù)的不斷提高以及導(dǎo)航算法的日趨成熟，該導(dǎo)航技術(shù)得到快速發(fā)展。趙敏華等人[10]提出了一種基于EKF的地磁導(dǎo)航算法，有效解決了有色噪聲干擾問(wèn)題；榮思遠(yuǎn)等人[11]將UKF算法用于磁測(cè)自主導(dǎo)航，提高了定位精度；施桂國(guó)等人[12]以地磁場(chǎng)矢量和飛行高度作為觀測(cè)值，設(shè)計(jì)了基于UKF算法的地磁導(dǎo)航濾波方案。因?yàn)榈卮艌?chǎng)穩(wěn)定存在，不易被干擾，所以地磁匹配導(dǎo)航具備全天時(shí)、全天候和全地域存在的特點(diǎn)，但其方法自身需要高精度磁強(qiáng)計(jì)、龐大完善的地磁場(chǎng)模型和足夠完善的算法做支撐，所以地磁匹配導(dǎo)航精度很受限制。另一個(gè)手段是人工磁信標(biāo)導(dǎo)航，是一種利用經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的人工磁信標(biāo)產(chǎn)生的特定調(diào)制磁場(chǎng)進(jìn)行定位的新思路，與地磁匹配導(dǎo)航存在本質(zhì)區(qū)別。由于該方法不需要龐大完善的地磁場(chǎng)模型，而且抗干擾能力強(qiáng)，隱蔽性好，應(yīng)用方便，所以有著廣闊的應(yīng)用前景，各類研究學(xué)者對(duì)此方法做出了探究。國(guó)外方面，Paperno等人[13]提出了一種基于準(zhǔn)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的新的磁位置和方向跟蹤方法，提高了磁跟蹤的速度和精度；密歇根大學(xué)[14]提出了一種電磁信標(biāo)和慣性導(dǎo)航傳感器定位技術(shù)，大幅度提高了自主導(dǎo)航定位的精度；國(guó)內(nèi)方面，張大成[15]設(shè)計(jì)了磁信標(biāo)定位系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)，利用四參數(shù)正弦信號(hào)重構(gòu)方法提高辨識(shí)精度；鄧國(guó)慶[16]借助磁場(chǎng)梯度張量算法，將磁信標(biāo)定位應(yīng)用于水平定向鉆進(jìn)實(shí)時(shí)定位中，提高了定位精度；王潤(rùn)[17]從磁信標(biāo)結(jié)構(gòu)出發(fā)對(duì)信源結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，為磁導(dǎo)航定位信號(hào)傳輸距離有限、信號(hào)提取困難提供了有效的解決方案。以上研究都是通過(guò)探測(cè)磁場(chǎng)幅值進(jìn)行目標(biāo)定位，但是在幅值測(cè)量會(huì)受到其他異常場(chǎng)的影響，導(dǎo)致定位精度不夠高。由于相位式測(cè)角自身具有不易被干擾，精度高的特點(diǎn)，提出一種基于旋轉(zhuǎn)永磁信標(biāo)的相位式空間目標(biāo)定位機(jī)理。

本文在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中首先對(duì)單個(gè)永磁體和組合永磁體分別進(jìn)行仿真分析，得到組合永磁體不僅磁場(chǎng)強(qiáng)度大而且性質(zhì)與單個(gè)永磁體一致，接著在仿真中將組合永磁信標(biāo)勻速旋轉(zhuǎn)，探究飛行器的飛行狀態(tài)與磁信號(hào)相位間的關(guān)系，最后借助實(shí)驗(yàn)室的儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到與仿真一致的結(jié)論，飛行器在不同方位不同姿態(tài)下探測(cè)到的磁信號(hào)的相位信息能夠與其位置信息對(duì)應(yīng)起來(lái)，為基于旋轉(zhuǎn)永磁信標(biāo)的相位式空間目標(biāo)定位機(jī)理的可行性提供了理論支撐。

1 永磁體磁場(chǎng)分布

根據(jù)畢奧－薩法爾定律的描述，某一電流元I d l，如圖1所示，在空間任意一點(diǎn)P(x，y，z)處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式為:

圖1 電流元在空間任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

將電流回路產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度看作各電流元產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加，即可得到P點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度:

磁力線[18]是一種用來(lái)形象地表示磁場(chǎng)矢量空間曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。那么長(zhǎng)度，d l等效于磁力線長(zhǎng)度元，且方向與B的方向一致，因此磁力線的方程可以表示為:

對(duì)應(yīng)到球坐標(biāo)中可以得到:

對(duì)式(4)進(jìn)行積分可得:

當(dāng)n取不同值時(shí)可以得到一簇磁力線，分布如圖2。

圖2 磁力線分布

從圖2中可以看出靠近磁極的地方磁力線分布密集，兩側(cè)的分布稀疏，所以根據(jù)公式推導(dǎo)和仿真結(jié)果可以得出在距離永磁體中心點(diǎn)等距的圓上進(jìn)行測(cè)量，軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度要大于徑向磁場(chǎng)強(qiáng)度，理論上可以得到一個(gè)類似于無(wú)線電導(dǎo)航中的“8”字形方向性圖。

工程中常用的永磁體有球型、正方體型和圓柱體型，本文利用COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)永磁體進(jìn)行仿真，得到磁場(chǎng)分布圖3。從圖3可以看出永磁體的磁場(chǎng)從N極指向S極呈兩極密集，兩側(cè)稀疏的分布規(guī)律，與公式推得磁力線分布規(guī)律一致。

圖3 永磁體磁極、磁場(chǎng)的分布

以永磁體中心為圓心做圓，沿圓周測(cè)量得到圖4。從圖4可以看出永磁體沿平行于軸向的平面上磁場(chǎng)的分布大致呈“8”字型，與公式推導(dǎo)得到的結(jié)論一致。

圖4 處磁通量分布(1 m)

2 永磁信標(biāo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 單永磁體信標(biāo)形狀的選擇

為了實(shí)驗(yàn)得到更好的實(shí)驗(yàn)效果，首先利用COMSOL多物理場(chǎng)物理仿真軟件仿真等體積V＝116 cm3的球型、圓柱型和正方體型永磁體在相同剩磁量的設(shè)置下的磁場(chǎng)大小。仿真中設(shè)置球的半徑r＝297 mm，正方體的邊長(zhǎng)a＝479 mm，圓柱體的底面半徑r＝15 mm，高h(yuǎn)＝156 mm，選取距各結(jié)構(gòu)中心1 m處的磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，如圖5所示。

圖5 處磁通量分布對(duì)比(1 m)

由圖5可以看出，在等體積下相同取值范圍內(nèi)，圓柱體型永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度更大，實(shí)驗(yàn)效果更好。

2.2 單永磁體信標(biāo)尺寸的選擇

永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度是由其形狀、尺寸、材料等參數(shù)決定的，所以在選擇圓柱體的基礎(chǔ)上還需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。本文選擇釹鐵硼[17]作為永磁體材料。設(shè)置圓柱體各項(xiàng)參數(shù)的初始值為:底面半徑r＝15 mm，高h(yuǎn)＝156 mm，考慮到圓柱體型永磁體工藝制作，其結(jié)構(gòu)不能過(guò)細(xì)，所以這里分別取r＝10 mm，r＝15 mm，r＝18 mm和r＝20 mm進(jìn)行仿真得到如圖6所示的幅值曲線。

圖6 同體積不同底面半徑

由圖6分析可得，當(dāng)r＝10 mm時(shí)永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，效果最好，所以后面實(shí)驗(yàn)中的圓柱體結(jié)構(gòu)參數(shù)為:底面半徑r＝10 mm，柱高h(yuǎn)＝375 mm。

2.3 組合永磁體設(shè)計(jì)及分析

根據(jù)文獻(xiàn)[19]，組合體永磁信標(biāo)相較于單個(gè)永磁體能有效增大磁場(chǎng)，前面對(duì)單個(gè)永磁信標(biāo)的相位敏感性進(jìn)行了驗(yàn)證，但是其自身產(chǎn)生傳播距離足夠遠(yuǎn)的磁場(chǎng)也是無(wú)法彌補(bǔ)的缺點(diǎn)。通常為了增加磁棒的磁性，會(huì)在永磁體自身的結(jié)構(gòu)、材料上進(jìn)行改進(jìn)，本文中選用的銣鐵硼材料是目前常用的磁性最大的材料，對(duì)比制作更大尺寸的永磁體，增加永磁體數(shù)量進(jìn)行組合更為直接方便。所以選擇平行和垂直兩種組合方式進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)構(gòu)如圖7所示。為了保證仿真與實(shí)驗(yàn)的一致性，在平行結(jié)構(gòu)中，兩根永磁體沿y軸方向上間隔220 mm，在垂直結(jié)構(gòu)中，兩根永磁體沿z軸方向上間隔90 mm。

圖7 組合體結(jié)構(gòu)

將組合永磁體沿中心旋轉(zhuǎn)一周可以得到如圖8所示的幅值曲線，圖8(a)表示的是平行結(jié)構(gòu)和單個(gè)永磁體的幅值曲線，圖8(b)表示的是垂直結(jié)構(gòu)和單個(gè)永磁體的幅值曲線。圖8可以看出在同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)處平行結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大概是單個(gè)永磁體的3倍，垂直結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大概是單個(gè)永磁體的0.75倍；而且綜合來(lái)看平行結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度要大于垂直結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)變化幅度也是平行結(jié)構(gòu)的更明顯，更有利于信號(hào)相位變化的探測(cè)。所以通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可知組合永磁體要比但永磁體性能更好，平行結(jié)構(gòu)要更優(yōu)于垂直結(jié)構(gòu)。

圖8 單、雙永磁體結(jié)構(gòu)對(duì)比

3 飛行姿態(tài)與信號(hào)相位的關(guān)系

飛行過(guò)程中現(xiàn)實(shí)情況是復(fù)雜多變的，飛行器的飛行狀態(tài)隨時(shí)會(huì)改變，為了盡可能還原飛行時(shí)磁力儀的測(cè)量狀態(tài)，實(shí)際驗(yàn)證過(guò)程中，令永磁信標(biāo)按一定方式一定速率旋轉(zhuǎn)起來(lái)，改變磁力儀的位置信息進(jìn)行測(cè)量同時(shí)驗(yàn)證其中的規(guī)律。根據(jù)第二節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，本節(jié)采用平行結(jié)構(gòu)雙永磁體作為磁信標(biāo)。

通過(guò)學(xué)習(xí)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)可以知道導(dǎo)航中常用的角度參量有:①航向:指飛行器縱軸首端的水平指向；②方位:指飛行器與磁信標(biāo)間的相位位置方向；③俯仰:指飛行器縱軸指向與水平方向間的夾角；④橫滾:指飛行器橫軸指向與水平方向間的夾角。在目前的實(shí)驗(yàn)條件下，可以對(duì)方位角、俯仰角和橫滾角進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證過(guò)程主要分成三個(gè)部分:一是保證飛行器水平狀態(tài)，改變其相對(duì)于磁信標(biāo)的方位；二是調(diào)整飛行器的俯仰角，并改變其相對(duì)于磁信標(biāo)的方位；三是保證飛行器水平狀態(tài)，調(diào)整飛行器的橫滾姿態(tài)，再依次改變其相對(duì)于磁信標(biāo)的方位。

3.1 水平方位角與信號(hào)相位的關(guān)系

首先在COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件中，以x軸為測(cè)量0刻度點(diǎn)，分別設(shè)置0°、30°和330°三個(gè)測(cè)量點(diǎn)，將永磁體旋轉(zhuǎn)一周并測(cè)量磁通量，繪出曲線圖9。

圖9 不同水平方位角的磁通量

從圖9可以看出，圓形標(biāo)注曲線代表測(cè)量點(diǎn)在距磁信標(biāo)軸向偏正30°的方向，方形標(biāo)注曲線代表測(cè)量點(diǎn)正對(duì)磁信標(biāo)軸向方向，三角標(biāo)注曲線代表測(cè)量點(diǎn)在距磁信標(biāo)軸向偏負(fù)30°的方向。并且三條曲線的幅值變化基本一致，左右兩側(cè)曲線分別相對(duì)于中間曲線在角度上相差30°，所以可以看出當(dāng)磁信標(biāo)以固定頻率不停的旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于不同方位的飛行器所測(cè)到的磁信號(hào)在相位上的變化與方位上的變化是能夠保持一致的。

3.2 俯仰角與信號(hào)相位的關(guān)系

在實(shí)際飛行中，飛行器是不會(huì)與磁信標(biāo)保持在同一水平面的，所以俯仰角是不能忽略的一種飛行姿態(tài)情況，所以為了驗(yàn)證相位式測(cè)角定位是否可行，需要驗(yàn)證俯仰角的變化對(duì)方位角信息和信號(hào)相位信息間的關(guān)系的影響程度。

與水平方位角實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法一樣，首先利用COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。建立模型時(shí)將永磁體以原點(diǎn)O為中心，沿Y軸在xoz面上旋轉(zhuǎn)30°來(lái)等效飛行器俯仰30°的飛行姿態(tài)。由于實(shí)驗(yàn)儀器自身的限制，這里只能對(duì)有限俯仰角情況進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍是通過(guò)旋轉(zhuǎn)永磁體來(lái)等效飛行器的俯仰情況，為了保證仿真和實(shí)驗(yàn)的一致性，這里角度分別選取1°、2°、3°、4°和5°，并分別在各個(gè)俯仰角情況下改變方位角，通過(guò)勻速旋轉(zhuǎn)永磁體得到0°、30°和330°方位角處1°~5°俯仰角對(duì)應(yīng)的幅值。首先對(duì)0方位角處進(jìn)行俯仰角變化的仿真，得到圖9。

從圖10中可以看出俯仰角的變化對(duì)飛行器的磁信號(hào)接受并沒(méi)有太大影響，接下來(lái)對(duì)0°、30°和330°方位角情況進(jìn)行對(duì)比得到圖11。從圖11(a)~11(e)五幅圖可以看出飛行器在做俯仰角度變化時(shí)不會(huì)影響其方位角信息與磁信號(hào)相位信息間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖10 不同俯仰角的磁通量

圖11 不同俯仰角不同方位角

3.3 橫滾角與信號(hào)相位的關(guān)系

飛行器的橫滾角姿態(tài)直觀來(lái)看就是機(jī)翼圍繞縱軸偏轉(zhuǎn)的角度，這也是飛行器在飛行過(guò)程中常見的姿態(tài)。在對(duì)橫滾角仿真實(shí)驗(yàn)中依舊是改變永磁體的坐標(biāo)系來(lái)等效于飛行器的橫滾狀態(tài)，但是由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，只能對(duì)有限角度進(jìn)行模擬仿真。

選擇5°橫滾角時(shí)在0°、30°和330°方位上進(jìn)行仿真，得到圖12。由圖可以看出橫滾角不會(huì)影響其方位角信息與磁信號(hào)相位信息間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖12 5°橫滾角不同方位

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了保證結(jié)論的可靠性，還需要借助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖13所示，由磁信標(biāo)、無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分組成。無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)分為外框、中框和內(nèi)框，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變?nèi)齻€(gè)框的角度來(lái)調(diào)整永磁體的姿態(tài)，可以等效為永磁體位置固定時(shí)飛行器相對(duì)于永磁體姿態(tài)的變化情況。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三軸磁通門傳感器及其數(shù)顯端、數(shù)顯管和PC端組成。其中三軸磁通門傳感器可以感知某點(diǎn)處X、Y、Z 3個(gè)磁場(chǎng)分量并將數(shù)值實(shí)時(shí)顯示在數(shù)顯端，數(shù)顯管可以顯示無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)三個(gè)框的角度信息，最終所有數(shù)據(jù)信息匯總在PC端進(jìn)行處理。

圖13 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

4.1 水平方位角與信號(hào)相位的關(guān)系

在無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)中心放置永磁信標(biāo)，為了模擬飛機(jī)在不同方位角上磁通量的測(cè)量差異，實(shí)驗(yàn)中將磁測(cè)計(jì)分別擺放在0°、30°和330°方向上，高度與永磁體中心點(diǎn)齊平，磁力儀的量測(cè)坐標(biāo)以y軸為垂直于水平面的方向放置。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框?qū)⒂来朋w旋轉(zhuǎn)一周，在三個(gè)測(cè)量點(diǎn)處分別測(cè)得對(duì)應(yīng)的幅值曲線如圖14，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到3個(gè)曲線在橫坐標(biāo)上依次相差30°，分別對(duì)應(yīng)30°方位角、0°方位角和330°方位角。

圖14 實(shí)測(cè)不同水平方位角的磁通量

在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要考慮到周圍環(huán)境磁場(chǎng)的影響，所以在幅值和波形包絡(luò)上會(huì)有差異，圖14中的曲線相較于圖9中的三根曲線幅值要大而且波形也有變化，但是整體的變化規(guī)律是一致的，30°和330°對(duì)應(yīng)的曲線相對(duì)于0°相位上分別相差30°，與仿真結(jié)果一致。所以總結(jié)來(lái)說(shuō)，磁力儀接收到的旋轉(zhuǎn)磁信標(biāo)發(fā)出的磁信號(hào)是能夠與其目前相對(duì)于磁信標(biāo)方位信息構(gòu)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而說(shuō)明飛行器通過(guò)感知磁信號(hào)的相位變化來(lái)判斷自身方位的思想是可行的。

4.2 俯仰角與信號(hào)相位的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中將磁力儀分別擺在0°、30°和330°方向上，高度于磁信標(biāo)中心點(diǎn)齊平，磁力儀的量測(cè)坐標(biāo)以y軸為垂直于水平面的方向放置。在每個(gè)方位處，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中框來(lái)改變永磁信標(biāo)的俯仰，等效成飛行器的俯仰姿態(tài)。分別取俯仰角為1°、2°、3°、4°和5°，轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框一周，在三個(gè)測(cè)量點(diǎn)處分別測(cè)得對(duì)應(yīng)的幅值曲線如圖15。

圖15 實(shí)測(cè)不同俯仰角不同方位角

從圖中可以看出每個(gè)方位角處改變俯仰角得到的曲線圖其幅值變化規(guī)律與仿真得到的幅值變化規(guī)律基本保持一致，并且實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)也顯示俯仰角變化對(duì)相位測(cè)量影響不大。

4.3 橫滾角與信號(hào)相位的關(guān)系

本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)調(diào)整中框和內(nèi)框的角度。使永磁信標(biāo)軸向方向?qū)?zhǔn)磁力儀，讓永磁信標(biāo)繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬橫滾姿態(tài)。

圖16是在0°方位角上橫滾角分別?。?°、5°、10°和15°時(shí)對(duì)應(yīng)的幅值圖。綜合分析可以看出橫滾角與俯仰角情況類似，對(duì)飛行器的磁場(chǎng)模值的測(cè)量影響不大，并且能夠很好的感應(yīng)磁信號(hào)的相位變化。

圖16 實(shí)測(cè)不同橫滾角

5 結(jié)論

本文借鑒無(wú)線電導(dǎo)航中的相位式測(cè)角原理，從傳統(tǒng)的對(duì)磁信號(hào)的幅值的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)相位的測(cè)量。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)同時(shí)對(duì)永磁體磁場(chǎng)的分布特性、永磁體磁性與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及飛行器姿態(tài)信息對(duì)磁信號(hào)測(cè)量的影響進(jìn)行探究和驗(yàn)證，得出結(jié)論:圓柱體型永磁體相較于同體積下的球型和正方體型永磁體磁性更強(qiáng)，而且通過(guò)調(diào)整圓柱體的底面半徑和高度也可以改善其磁性大小。另外，組合永磁體結(jié)構(gòu)相較于單個(gè)永磁體來(lái)說(shuō)具有更強(qiáng)的磁場(chǎng)，也能通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定的周期性磁信號(hào)。當(dāng)永磁體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定的具有周期性的磁信號(hào)時(shí)，以不同飛行姿態(tài)的飛行器接收到的磁信號(hào)之間的相位差異也能很好的反應(yīng)出該飛行器所在方位信息，這為基于旋轉(zhuǎn)永磁信標(biāo)的相位式空間目標(biāo)定向機(jī)理的深入研究和下一步應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。