一种基于物理原理的航空磁干扰补偿方法，用于在GNSS信号被阻断的无人机集群系统中进行地磁感应测量 王世尧、 马立然、 王月、 李东光、 罗建斌

《Drones》：A Physics-Guided Aeromagnetic Interference Compensation Method for Geomagnetic Sensing in GNSS-Denied UAV Swarm Systems Shiyao Wang, Liran Ma, Yue Wang, Dongguang Li and Jianbin Luo

　　

摘要

地磁导航是GNSS信号受阻环境中无人机群系统定位和导航的一种有前景的替代方案。然而，机载电源、推进系统和电子子系统产生的强且不均匀的电磁干扰严重降低了磁测量的精度，限制了无人机群协同导航的实现精度。为了解决这一挑战，本文提出了PG-TLNet，这是一种基于扩展的Tolles–Lawson（T–L）模型的物理引导式航空磁干扰补偿框架。通过将机载状态信息（电流、电压和姿态）与磁测量数据通过物理一致性约束整合到一个轻量级的多分支卷积神经网络中，该框架能够在强且时变干扰下实现稳健的实时补偿，同时适用于资源受限的无人机节点。在具有高达1000 nT的干扰条件下，使用多个标量磁力计进行的实验验证表明，PG-TLNet在所有传感器节点上的性能均优于传统的T–L模型，在长时间和高动态操作下，剩余磁干扰保持在大约0–30 nT范围内。所提出的方法实现了高达15的改进比率（IR），端到端推理延迟低于94 μs。这些结果表明，PG-TLNet满足了GNSS信号受阻环境中地磁导航的实际测量精度要求。通过在单个无人机节点层面确保可靠且一致的磁测量数据，该框架为在GNSS信号受阻环境中运行的无人机群系统的地磁导航和分布式磁传感奠定了实用的基础。