發(fā)布時(shí)間：2020-09-16 17:13

　　 本文針對(duì)載體新型分量鉆孔應(yīng)變儀的特性與需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種適用范圍廣泛，帶誤差補(bǔ)償、快速、低成本的尋北定向裝置。 該裝置通過地磁定向原理尋找磁北方向并實(shí)現(xiàn)定向指北功能，并且針對(duì)電子羅盤實(shí)際測(cè)量中不可避免存在誤差的問題，在詳細(xì)分析電子羅盤工作原理與誤差干擾來源的基礎(chǔ)上，建立了羅盤誤差補(bǔ)償模型，提出了電子羅盤誤差標(biāo)定和補(bǔ)償方法。針對(duì)誤差模型采用了基于橢圓假設(shè)的最小二乘擬合方法，將計(jì)算理想橢圓的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一定約束下的求極值問題，從而實(shí)現(xiàn)橢圓的擬合并完成補(bǔ)償過程。并針對(duì)有姿態(tài)角或較強(qiáng)干擾情況下橢圓擬合算法的精度下降的情況，采用基于徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償算法作為增強(qiáng)方案。 此后，本文從尋北定向裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件與軟件角度分析說明了裝置整體以及各部分功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。本文設(shè)計(jì)的尋北定向裝置以電子羅盤作為方位測(cè)量傳感器，通過直流轉(zhuǎn)位電機(jī)在二維平面中調(diào)整定向裝置與載體的航向姿態(tài)，通過步進(jìn)電機(jī)完成標(biāo)定動(dòng)作。在下位機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)基于橢圓假設(shè)的誤差系數(shù)補(bǔ)償算法，通過MATLAB工具箱實(shí)現(xiàn)了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行函數(shù)逼近的誤差補(bǔ)償方法。裝置各功能模塊通過單片微機(jī)總體控制協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)正北方向數(shù)據(jù)的采集，轉(zhuǎn)位電機(jī)的操作與方位數(shù)據(jù)的綜合處理與存儲(chǔ)。 最后進(jìn)行實(shí)地測(cè)量實(shí)驗(yàn)與仿真分析對(duì)本裝置設(shè)計(jì)的電子羅盤誤差補(bǔ)償算法、電機(jī)控制算法以及尋北定向裝置的整體功能性能的可靠性與有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)證明，該尋北定向裝置滿足設(shè)計(jì)需求，工作快速可靠，并且具有廣泛的適用性。
【學(xué)位單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P212
【部分圖文】：

圖 1.1 指南龜結(jié)構(gòu)示意圖器與電子羅盤的產(chǎn)生發(fā)展器通過感知磁場(chǎng)、電場(chǎng)變化或是敏感裝置、元件的輸出獲取應(yīng)素引起的磁場(chǎng)狀態(tài)改變，并通過相應(yīng)的電信號(hào)變化量來表示對(duì)

并且受到我國當(dāng)前微機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)微在電子羅盤產(chǎn)品特別是數(shù)字電子羅盤的研究開發(fā)領(lǐng)域的于核心技術(shù)與制造加工能力的制約，在產(chǎn)品精度，抗干產(chǎn)品存在一定的差距。Honeywell 磁阻式電子羅盤實(shí)物圖。

由流動(dòng)的電子，這些自由電子導(dǎo)致地球內(nèi)核、外核等由電子在不同的地層之間的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這就在宏觀上，相當(dāng)于一個(gè)磁場(chǎng)恒定的磁偶極子存在在地球中心位圖 2.1 表現(xiàn)了地球磁場(chǎng)分布的示意圖。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 李濤;陳群策;歐陽祖熙;寧杰遠(yuǎn);陳征;吳立恒;;RZB型鉆孔應(yīng)變儀在青藏高原東緣地應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

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本文編號(hào)：2820129