基于无人机的航磁探测器系统设计

发布时间：2016-12-02 17:25

  本文关键词：基于无人机的航磁探测器系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2013年

基于无人机的航磁探测器系统设计

杨坤松  

【摘要】：四旋翼无人机是一种新型的垂直起降无人机，具有体积小、飞行灵活等很多优点，可用于情报获取、地形侦测、航空摄影及地质调查，具有重要的军事和民用价值。四旋翼无人机的姿态控制系统是实现其平稳飞行的基础，对其飞行起着至关重要的作用。 本文介绍了国内外四旋翼无人机姿态控制的研究情况，制作姿态校正系统，给出了姿态校正系统的测量结果并对其进行分析，设计了四旋翼无人机的硬件，对四旋翼无人机的姿态控制系统进行研制和姿态控制算法的理论研究，将所研制的姿态控制系统应用于四旋翼无人机中，实现对四旋翼飞行器的姿态控制，验证该姿态控制系统的可行性。 在航空磁测的过程中，需要在飞机上装载高精度的磁力仪。而由于飞机上不可避免的铁磁性及金属物质的存在，以及飞机航向和运动姿态的变化，会产生很大的非探测目标的干扰磁场。因此，为了保证磁力仪测量出准确结果，需要消除这种干扰。本文利用测地磁补干扰、软补偿的方法来进行磁干扰补偿。首先通过阐明磁干扰产生的基本原理，分析航空磁测过程中产生的干扰磁场的类型与性质，建立相应的数学模型。然后再进行一些特殊飞行，得到计算补偿系数所必须的实验数据，从而进行补偿系数的计算。得到补偿系数后，就可以在飞机实时飞行的时候得到相对准确的地磁场。所有的数据处理和数值计算，如：解方程组、求数值微分、图形显示等，主要通过Matlab软件来进行。 在磁传感器方面，磁场梯度数学性质良好，受磁化方向的影响很小，并且仅根据磁场及其空间梯度张量，经过简单的运算可以实现磁偶极子模型场源的定位，不受磁偶极子极矩的大小和方向的影响。本文先分析了磁偶极子的正弦交流磁场与静磁场的等效条件，然后基于差分代替微分的思想，以磁偶极子模型线圈为磁场源，，设计实现了能够同时测量空间一点磁场及其梯度的传感器。发射部分采用变压器升压提高电流，接收部分采用放大、滤波、放大的结构进行测量，在测量间距按一定规律变化时，结果变化符合相应规律，经过校正后可以进行一定范围内粗略的定位。此传感器对磁场及其梯度测量有参考价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V279;TH763.1
【目录】：

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本文编号：202301