地磁導(dǎo)航綜合檢測(cè)儀的實(shí)現(xiàn)及其精確校準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著導(dǎo)航技術(shù)的飛速發(fā)展,一方面以地磁檢測(cè)為核心的數(shù)字磁指向設(shè)備以其低成本、高可靠性和較高的精度等特點(diǎn),已經(jīng)開始應(yīng)用于船舶導(dǎo)航,彌補(bǔ)了GPS、陀螺儀等不足；另一方面,傳統(tǒng)單一功能的導(dǎo)航設(shè)備已經(jīng)不能滿足當(dāng)今船舶現(xiàn)代化操控的需求,新一代的導(dǎo)航系統(tǒng)綜合了經(jīng)緯度、航向角、俯仰角、橫滾角以及方位角等多種綜合信息。這些設(shè)備的開發(fā)和生產(chǎn),急需研制與之配套的導(dǎo)航檢測(cè)儀器和精確校準(zhǔn)系統(tǒng)。本文結(jié)合了數(shù)字磁羅經(jīng)、數(shù)字方位儀、GPS等多種導(dǎo)航設(shè)備的優(yōu)點(diǎn),研究相關(guān)

2、的地磁綜合導(dǎo)航核心技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了核心導(dǎo)航模塊所必需的數(shù)字化三維磁阻傳感器,提出了創(chuàng)新的高精度校準(zhǔn)算法,開發(fā)了以地磁檢測(cè)為主的綜合檢測(cè)儀,該設(shè)備能夠提供三維地磁強(qiáng)度、經(jīng)緯度、真航向、磁航向、姿態(tài)角、格林時(shí)間以及目標(biāo)圖像等綜合信息。
　　 論文首先以導(dǎo)航設(shè)備作為研究背景,探討了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),著重闡述了可靠性、穩(wěn)定性較高的地磁導(dǎo)航原理；其次,通過(guò)分析地磁的檢測(cè)原理,對(duì)各種磁傳感器性能進(jìn)行分析和對(duì)比,論證了利用地磁傳感

3、器制作的電子羅盤作為導(dǎo)航設(shè)備的可行性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)三維電子羅盤的軟硬件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹,采用霍尼韋爾公司生產(chǎn)的高靈敏度磁阻傳感器,配合雙軸加速度傳感器,設(shè)計(jì)電路完成了放大、濾波和采樣等功能,然后通過(guò)數(shù)字信號(hào)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量和輸出。同時(shí),依據(jù)應(yīng)用需求,專門設(shè)計(jì)了一套自校準(zhǔn)系統(tǒng),從而提高了系統(tǒng)的直接檢測(cè)精度。另外,還設(shè)計(jì)了一套傳輸控制協(xié)議,可通過(guò)串口進(jìn)行輸出控制和變量查詢。
　　 在完成電子羅盤的基礎(chǔ)

4、上,結(jié)合數(shù)字方位儀、GPS等其他導(dǎo)航設(shè)備,組成了地磁導(dǎo)航綜合檢測(cè)儀。系統(tǒng)采用DSP和ARM雙核機(jī)制,兩者通過(guò)HPI接口通信,實(shí)現(xiàn)雙核之間高速的數(shù)據(jù)通信。整個(gè)系統(tǒng)完成了對(duì)視頻圖像的采集與顯示,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)外設(shè)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信以及算法的移植。
　　 最后,針對(duì)在實(shí)際研制過(guò)程中遇到的問(wèn)題,提出并實(shí)現(xiàn)了一種單一航向的校準(zhǔn)算法,該方法通過(guò)分離船磁和地磁,扣除環(huán)境剩磁干擾所造成的誤差,可以進(jìn)一步提高檢測(cè)精度,同時(shí)簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)操作過(guò)程。與傳統(tǒng)校