地球周围存在稳定的磁场,称为地磁场。地磁场是具有稳定方向和大小的矢量场。研究表明,地球上许多生物可以根据免费的地球磁场信息来进行定位和导航,季节性迁徙的鸟类、鱼类和海龟的迁徙回巢行为与地球的磁场信息有很大的相关性。磁场导航作为一种新型的导航手段,可以成为当前主流导航手段如GPS导航、惯性导航等的辅助导航手段。高精密的磁场传感器的研制为磁场导航提供了技术基础和保障。基于磁场的导航手段在室内及其他特殊区域有着非常广泛的应用和市场前景。论文首先介绍利用磁场进行定位的基本原理,研究了使用两个磁场要素在同一平面进行磁场导航与定位的可能性及原理。本文创造性地提出了采用总磁场与特定方向的空间夹角的数据信息作为导航依据的方法。论文提出了基于卡尔曼滤波的纯磁场导航方法,与传统磁场导航方法的不同点是,本文提出的磁场导航方法不依赖于事前保存的磁场数据,完全依靠实时测量当地的磁场数据进行导航。论文对提出的磁场导航算法进行了Matlab仿真实验,实验数据读取了全球磁场模型的数据,同时在其中加入一定的噪声和干扰。仿真实验表明,本文提出的导航算法可以适应地球磁场日常的噪声和干扰,顺利完成既定的导航任务。论文从现有的磁场测量技术出发,设计和制作了高精度的磁场测量装置,并提出了一种室内磁场导航的方法,即通过大型通电螺线圈构造一个唯一稳定的磁场源,然后利用该磁场源及本文提出的算法在室内进行导航的方法。论文在最后对本文提出的基于磁场的定位方法的应用前景作了探讨,提出了本次研究的意义及后续工作可以开展的研究。