本文關(guān)鍵詞：基于無(wú)人機(jī)的航磁探測(cè)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2013年

基于無(wú)人機(jī)的航磁探測(cè)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊坤松  

【摘要】：四旋翼無(wú)人機(jī)是一種新型的垂直起降無(wú)人機(jī)，具有體積小、飛行靈活等很多優(yōu)點(diǎn)，可用于情報(bào)獲取、地形偵測(cè)、航空攝影及地質(zhì)調(diào)查，具有重要的軍事和民用價(jià)值。四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)其平穩(wěn)飛行的基礎(chǔ)，對(duì)其飛行起著至關(guān)重要的作用。 本文介紹了國(guó)內(nèi)外四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制的研究情況，制作姿態(tài)校正系統(tǒng)，給出了姿態(tài)校正系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了四旋翼無(wú)人機(jī)的硬件，對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行研制和姿態(tài)控制算法的理論研究，將所研制的姿態(tài)控制系統(tǒng)應(yīng)用于四旋翼無(wú)人機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼飛行器的姿態(tài)控制，驗(yàn)證該姿態(tài)控制系統(tǒng)的可行性。 在航空磁測(cè)的過(guò)程中，需要在飛機(jī)上裝載高精度的磁力儀。而由于飛機(jī)上不可避免的鐵磁性及金屬物質(zhì)的存在，以及飛機(jī)航向和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的變化，會(huì)產(chǎn)生很大的非探測(cè)目標(biāo)的干擾磁場(chǎng)。因此，為了保證磁力儀測(cè)量出準(zhǔn)確結(jié)果，需要消除這種干擾。本文利用測(cè)地磁補(bǔ)干擾、軟補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行磁干擾補(bǔ)償。首先通過(guò)闡明磁干擾產(chǎn)生的基本原理，分析航空磁測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)的類型與性質(zhì)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。然后再進(jìn)行一些特殊飛行，得到計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)所必須的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行補(bǔ)償系數(shù)的計(jì)算。得到補(bǔ)償系數(shù)后，就可以在飛機(jī)實(shí)時(shí)飛行的時(shí)候得到相對(duì)準(zhǔn)確的地磁場(chǎng)。所有的數(shù)據(jù)處理和數(shù)值計(jì)算，如：解方程組、求數(shù)值微分、圖形顯示等，主要通過(guò)Matlab軟件來(lái)進(jìn)行。 在磁傳感器方面，磁場(chǎng)梯度數(shù)學(xué)性質(zhì)良好，受磁化方向的影響很小，并且僅根據(jù)磁場(chǎng)及其空間梯度張量，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)磁偶極子模型場(chǎng)源的定位，不受磁偶極子極矩的大小和方向的影響。本文先分析了磁偶極子的正弦交流磁場(chǎng)與靜磁場(chǎng)的等效條件，然后基于差分代替微分的思想，以磁偶極子模型線圈為磁場(chǎng)源，，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了能夠同時(shí)測(cè)量空間一點(diǎn)磁場(chǎng)及其梯度的傳感器。發(fā)射部分采用變壓器升壓提高電流，接收部分采用放大、濾波、放大的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量間距按一定規(guī)律變化時(shí)，結(jié)果變化符合相應(yīng)規(guī)律，經(jīng)過(guò)校正后可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)粗略的定位。此傳感器對(duì)磁場(chǎng)及其梯度測(cè)量有參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V279;TH763.1
【目錄】：

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本文編號(hào)：202301