基于磁阻传感器的地磁导航的研究与应用—地磁信号的干扰研究与修正

发布时间：2020-10-17 12:20

　　 地磁导航是现在导航领域的热门研究方向,其原理是通过弹体上的磁阻传感器测得的地磁信号来求解弹体的飞行姿态信息,通过姿态信息就可以控制弹体的飞行轨迹。其中滚动角是最为重要的测量参数,其测量精度决定了弹体打击目标的精度,本文围绕着滚动角的测量做了如下工作。1、在滚动角理论推导的基础上,设计了基于磁阻传感器的方位检测系统,该检测系统能够有效的测量出弹体上的地磁信号:Bbx,Bby。通过这两路地磁信号能够求解飞行体的滚动角。2、对测量的两路地磁信号Bbx,Bby进行干扰研究与算法修正,在基于椭圆补偿算法的基础上提出了相位修正算法,通过仿真测试数据和实弹试验数据进行了算法验证,证明了修正算法消除干扰的有效性,对提高地磁信号的测量精度以及姿态参数的解算精度具有较大的实用价值。3、设计光码盘检测系统来求出模拟弹体的真实滚动角信息,与测量系统的滚动角作对比,以检测系统测量误差,其中上位机软件使用MATLAB GUI编写。4、实现地磁信号数据的网络共享,将测量系统的数据保存在数据库中,以实现对数据的增删改查。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ765
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 国内外姿态测量技术的研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
2 地磁导航中姿态角的测量原理
    2.1 地磁场简要介绍
        2.1.1 地磁场的特性
        2.1.2 地磁场的数学模型分析
    2.2 地磁场矢量的坐标系描述
        2.2.1 常用的坐标系
        2.2.2 地磁场矢量在导航坐标系中的表示
    2.3 飞行体姿态在坐标系中的描述
        2.3.1 姿态角的定义
        2.3.2 姿态矩阵方程的介绍
    2.4 本章小结
3 地磁方位检测系统的设计
    3.1 地磁方位检测系统的设计原理
        3.1.1 测量原理
        3.1.2 基准角的计算公式
        3.1.3 滚动角γ的计算公式
        3.1.4 磁阻传感器的测量盲区
    3.2 实验平台的搭建和硬件电路设计
        3.2.1 三维实验转台的设计
        3.2.2 HMC系列磁阻传感器的介绍
        3.2.3 磁阻传感器的置位复位电路
        3.2.4 放大电路的设计
        3.2.5 STM32芯片介绍
        3.2.6 电平转换
        3.2.7 串口通信电路的设计
    3.3 系统软件的设计和光码盘的系统检测
        3.3.1 STM32的集成开发环境(IDE)
        3.3.2 DMA的基本介绍与配置
        3.3.3 ADC的数据采集
        3.3.4 光码盘的基本工作原理
        3.3.5 光码盘的标定实验
    3.4 本章小结
4 地磁信号的干扰研究和修正
    4.1 地磁信号的干扰来源
        4.1.1 磁阻传感器的非正交误差
        4.1.2 零点补偿误差
        4.1.3 罗差分析
        4.1.4 磁阻传感器误差
    4.2 地磁信号干扰修正和误差补偿
        4.2.1 椭圆假设补偿算法
        4.2.2 最小二乘法补偿算法
        4.2.3 相位修正算法
    4.3 本章小结
5 地磁信号的数据采集和算法验证
    5.1 MATLAB GUI上位机软件编写
        5.1.1 上位机软件的界面介绍
        5.1.2 几种核心误差补偿算法的程序化
    5.2 三维模拟实验转台的地磁数据
        5.2.1 实验转台的地磁信号测量数据
        5.2.2 弱磁场干扰下的地磁信号测量数据
    5.3 实弹打击的地磁数据
    5.4 本章小结
6 地磁数据的网络化共享平台
    6.1 地磁数据网络化平台的开发工具介绍
    6.2 地磁数据网络平台数据库的建立
    6.3 地磁数据网络平台的建立步骤
    6.4 本章小结
7 总结与展望
致谢
参考文献

【参考文献】

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本文编号：2844767