国之重器出版工程 现代引信地磁探测理论与应用

丁立波，南京理工大学副教授，工学博士。长期从事引信技术与机械电子工程领域教学与科研工作，主要研究方向为引信目标探测与炸点控制、引信与武器系统信息交联、机电系统智能检测与控制。主持并完成国家自然科学基金、国防预研及横向研究课题多项，参与多型装备项目研制，担任某型号项目副总设计师，某型号项目主任设计师。研究成果获国家科学技术进步二等奖2项、省部级科技发明与进步二等奖3项，授权发明专利10余项。
张合，南京理工大学教授、博士生导师。主要研究方向为灵巧与智能引信技术、引信新型探测技术、武器系统与引信交联技术等。军委科技委引信技术专家组组长、086高效毁伤专项专家组成员，《兵工学报》和《探测与控制学报》编委、南京理工大学智能弹药国防重点学科实验室副主任、机电工程研究所所长。主持并完成国防 “十一五”“十二五”等多项预研、国家自然科学基金、国防基金、博士点基金等省部级以上项目二十余项；获国家科学技术进步二等奖2项（排名第1）、省部级科技发明与进步二等奖以上6项（排名第1），已培养硕士、博士与博士后80余名，发表论文180余篇，授权发明专利61项。李长生，男，工学博士，南京理工大学副教授，2012年留校任教，主要研究方向为引信装定技术，侵彻引信技术。发表高水平论文10余篇，申请发明专利10余项，主持国家自然科学基金1项，国防预研基金3项，参与多项武器装备型号及横向课题的研究，其中担任型号副总师1项，为主参与的某型引信已完成定型并列装，相关技术成果于2017年获国家科技进步二等奖。

本书面向引信技术领域，从地磁场理论、地磁信息采集与处理、地磁信息应用三个方面阐述地磁探测的相关原理与技术。主要包括地磁场及其数学描述、铁磁材料与地磁畸变、引信地磁环境模拟技术、引信磁场测量技术，以及地磁探测在弹体姿态测量中的应用、地磁探测在引信炸点控制中的应用等内容。本书内容基于南京理工大学智能引信国防科技创新团队在地磁探测领域所开展的理论研究成果与型号研制经验，可作为引信相关行业科研与工程技术人员参考，也可作为高等院校兵器科学与技术学科本科生和研究生的教材与参考用书。

第 1章 地磁探测概论001
1．1 地磁探测的目的与意义002
1．2 地磁探测技术的发展004
1．2．1 国外地磁探测技术的发展现状004
1．2．2 国内地磁探测技术的发展现状005
1．3 地磁探测在军事上的应用007
1．3．1 地磁计转数炸点控制技术的应用007
1．3．2 地磁探测姿态测量技术的应用008
1．3．3 目标地磁探测技术的应用009
参考文献012
第 2章 地磁场及其数学描述013
2．1 地磁场概述014
2．1．1 地磁场的起源014
2．1．2 地磁场的组成015
2．1．3 地磁矢量要素016
2．2 地磁场的建模方法017
2．2．1 球谐分析法017
2．2．2 矩谐分析法018
2．2．3 球冠谐分析法019
2．2．4 泰勒多项式拟合法019
2．3 常用地磁场模型020
2．3．1 国际地磁参考场（IGRF）020
2．3．2 世界磁场模型（WMM）021
2．3．3 中国地磁参考场（ChinaGRF）022
2．3．4 其他地磁模型025
2．4 地磁场查询技术027
2．4．1 全球地磁场查询027
2．4．2 区域地磁场查询034
参考文献045
第3章 铁磁性材料与地磁场畸变047
3．1 物质的磁性及磁化特性分析048
3．1．1 物质的磁性分类048
3．1．2 铁磁材料磁化特性分析051
3．2 地磁场畸变052
3．2．1 地磁畸变机理052
3．2．2 铁磁性物体的磁偶极子模型053
3．3 基于地磁畸变的目标探测技术055
3．3．1 磁异常（MAD）探测技术055
3．3．2 标准正交基函数（OBF）分解算法056
3．3．3 改进的OBF分解算法063
3．4 地磁畸变的补偿070
3．4．1 环境干扰误差分析070
3．4．2 地磁畸变的补偿原理071
3．5 铁磁材料对低频磁场的屏蔽076
3．5．1 舵机磁干扰屏蔽技术076
3．5．2 弹体对地磁场屏蔽效能的近似计算078
参考文献082
第4章 引信地磁环境模拟技术083
4．1 亥姆霍兹线圈基本原理084
4．1．1 毕奥 萨伐尔定律084
4．1．2 磁场叠加原理085
4．1．3 圆形亥姆霍兹线圈磁场分布085
4．2 正方形亥姆霍兹线圈磁场分析086
4．2．1 线圈磁场计算方法087
4．2．2 线圈在其轴线上的磁场分布088
4．2．3 线圈在空间的磁场分布091
4．2．4 三维线圈的磁场与线圈电流的对应关系093
4．2．5 线圈磁场均匀性分析095
4．3 交变磁场模拟技术098
4．3．1 轴向交变磁场模拟098
4．3．2 平面旋转磁场模拟099
4．4 空间磁场模拟技术099
4．4．1 空间磁场模拟系统组成099
4．4．2 磁场模拟系统控制软件设计103
4．4．3 磁场模拟系统的误差校正108
4．5 空间磁场测量技术121
4．5．1 F 40多维磁场测试系统121
4．5．2 高精度位移系统123
4．5．3 CH 330F三维磁通门计123
4．5．4 自动控制软件125
参考文献126
第5章 引信磁场测量技术127
5．1 地磁测量传感器128
5．1．1 电磁感应线圈128
5．1．2 各向异性磁阻传感器129
5．1．3 隧道磁阻传感器132
5．1．4 其他磁传感器134
5．2 地磁信号调理电路137
5．2．1 前端放大电路137
5．2．2 程控增益放大电路139
5．2．3 滤波电路141
5．2．4 脉冲整形电路145
5．3 地磁测量系统的组成149
5．3．1 标量测量系统149
5．3．2 矢量测量系统149
5．3．3 场量测量系统150
5．4 地磁测量误差分析与建模150
5．4．1 地磁测量误差源分析150
5．4．2 误差模型建立153
5．5 地磁测量误差的静态校正154
5．5．1 有外部参考基准的测量误差校正154
5．5．2 无外部参考基准的测量误差校正155
5．6 地磁测量误差的在线组合校正160
5．6．1 基于递推最小二乘法的椭球拟合160
5．6．2 椭球系数对误差补偿系数的转化方法161
5．6．3 地磁检测组件测量误差在线组合校正流程162
参考文献163
第6章 地磁探测在弹体姿态测量中的应用165
6．1 姿态角解算模型166
6．1．1 坐标系与坐标变换166
6．1．2 姿态角解算模型168
6．2 姿态角二值解分析170
6．2．1 俯仰角二值解分析172
6．2．2 滚转角二值解分析176
6．2．3 二值解的判别方法180
6．3 直线弹道滚转测量181
6．3．1 直线弹道下的滚转角解算模型181
6．3．2 滚转角辨识系统总体设计183
6．4 卫星定位辅助姿态测量191
6．4．1 地磁信息感应装定系统192
6．4．2 地磁信息感应装定系统结构192
6．4．3 地磁信息感应装定系统工作流程193
6．4．4 弹丸姿态角检测系统结构194
6．4．5 弹丸姿态角检测系统软件流程202
6．5 陀螺辅助姿态测量206
6．5．1 陀螺姿态检测模型206
6．5．2 地磁组件测量误差静态校正试验208
6．5．3 地磁组件测量误差在线组合校正试验211
6．5．4 地磁陀螺姿态检测系统设计及试验213
参考文献232
第7章 地磁探测在引信炸点控制中的应用233
7．1 地磁计转数的原理及其实现方法234
7．2 地磁计转数盲区分析236
7．3 炮口区域抗干扰技术239
7．4 地磁计转数模块设计242
7．4．1 计转数传感器设计242
7．4．2 信号调理电路设计242
7．4．3 传感器信号调理电路测试244
7．5 计转数引信软件设计246
7．5．1 起始段计数方法247
7．5．2 周期补偿算法248
7．5．3 异常处理249
7．6 计转数定距引信试验研究249
7．6．1 试验系统简介250
7．6．2 电子头计转数功能试验251
7．6．3 炸点散布试验252
7．7 计转数自测速修正技术253
7．7．1 计转数自测速引信作用时间修正技术253
7．7．2 计转数自测速的测速区间参数选择264
索引271