觀瞄系統(tǒng)在多種領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,對(duì)性能要求較高。定向平臺(tái)作為觀瞄系統(tǒng)的核心裝置,對(duì)觀瞄系統(tǒng)的高性能發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。定向方法作為設(shè)計(jì)定向平臺(tái)的理論依據(jù)對(duì)于定向平臺(tái)性能影響深刻。其中基于地磁場(chǎng)的定向方法因穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性高成為定向平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要方法依據(jù)。而基于地磁定向方法設(shè)計(jì)的定向平臺(tái)易受外界磁干擾產(chǎn)生定向誤差。本課題旨在設(shè)計(jì)基于地磁定向方法的定向平臺(tái),在此基礎(chǔ)上完成地磁定向抗干擾的技術(shù)研究。本文首先完成定向平臺(tái)硬件設(shè)計(jì),在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成嵌入式軟件設(shè)計(jì),針對(duì)定向角度誤差較大的問題,完成誤差補(bǔ)償與抗干擾算法的技術(shù)研究,并將該技術(shù)移植至嵌入式平臺(tái),最后完成定向平臺(tái)的功能測(cè)試與分析。硬件部分設(shè)計(jì)了主控基于STM32、傳感器基于MPU6050與預(yù)留某款高精度磁傳感器的定向平臺(tái)底板與基于AD7175-8BCPZ的ADC采樣子板。嵌入式軟件部分針對(duì)硬件相關(guān)設(shè)計(jì)完成了定向平臺(tái)初始化、傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與通信及誤差補(bǔ)償與抗干擾算法的軟件實(shí)現(xiàn)。誤差補(bǔ)償與抗干擾算法部分首先介紹了基于加速度計(jì)與磁傳感器數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算算法及基于陀螺儀數(shù)據(jù)積分的姿態(tài)解算算法,之后設(shè)計(jì)了加速度計(jì)誤差補(bǔ)償算法與磁傳感器誤差... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國(guó)內(nèi)外地磁定向技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)外地磁定向平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 課題研究的主要內(nèi)容
第2章 地磁定向平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)
    2.1 器件選型與方案設(shè)計(jì)
        2.1.1 器件選型
        2.1.2 硬件設(shè)計(jì)方案
    2.2 功能模塊硬件設(shè)計(jì)
        2.2.1 STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.2 傳感器功能模塊設(shè)計(jì)
    2.3 外圍電路設(shè)計(jì)
        2.3.1 供電與電壓轉(zhuǎn)換電路
        2.3.2 通信與顯示模塊設(shè)計(jì)
    2.4 ADC電路設(shè)計(jì)
        2.4.1 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路
        2.4.2 4-20mA電流轉(zhuǎn)電壓電路
        2.4.3 ADC核心電路
        2.4.4 電源及擴(kuò)展電路
    2.5 定向平臺(tái)與ADC子板PCB設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 地磁定向嵌入式軟件設(shè)計(jì)
    3.1 軟件主流程
    3.2 基本軟件功能實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 傳感器數(shù)據(jù)采集
        3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸通信與顯示
    3.3 誤差補(bǔ)償與姿態(tài)解算
        3.3.1 加速度計(jì)誤差補(bǔ)償軟件設(shè)計(jì)
        3.3.2 磁傳感器誤差補(bǔ)償軟件設(shè)計(jì)
        3.3.3 姿態(tài)解算與方向角誤差補(bǔ)償軟件設(shè)計(jì)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 地磁定向抗干擾算法研究
    4.1 抗干擾算法總體設(shè)計(jì)方案
    4.2 姿態(tài)解算算法
        4.2.1 基于加速度計(jì)與磁傳感器數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算
        4.2.2 基于陀螺儀數(shù)據(jù)的姿態(tài)解算
    4.3 傳感器誤差補(bǔ)償與抗干擾算法
        4.3.1 加速度計(jì)誤差補(bǔ)償
        4.3.2 磁傳感器誤差補(bǔ)償與抗干擾算法
    4.4 角度誤差補(bǔ)償算法
        4.4.1 基于單環(huán)PI控制的Mahony互補(bǔ)濾波算法
        4.4.2 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的角度誤差補(bǔ)償算法
    4.5 本章小結(jié)
第5章 功能測(cè)試與分析
    5.1 地磁定向平臺(tái)硬件測(cè)試
    5.2 地磁定向平臺(tái)軟件測(cè)試
    5.3 地磁定向抗干擾算法測(cè)試
        5.3.1 加速度計(jì)誤差補(bǔ)償算法測(cè)試
        5.3.2 磁傳感器誤差補(bǔ)償算法測(cè)試
        5.3.3 互補(bǔ)濾波角度補(bǔ)償算法測(cè)試
        5.3.4 角度誤差測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]互補(bǔ)濾波和卡爾曼濾波的融合姿態(tài)解算方法[J]. 張棟,焦嵩鳴,劉延泉.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(03)
[2]慣性導(dǎo)航技術(shù)淺析[J]. 董進(jìn)武.  儀表技術(shù). 2017(01)
[3]地磁導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J]. 陳卓,田風(fēng)勛,孫建軍.  測(cè)繪與空間地理信息. 2016(01)
[4]基于STM32的四旋翼飛行器的姿態(tài)最優(yōu)估計(jì)研究[J]. 何川,李智,王勇軍.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2015(12)
[5]陸地導(dǎo)航中GNSS/陀螺儀組合實(shí)時(shí)測(cè)姿方法[J]. 甘雨,隋立芬,戚國(guó)賓,張鶴.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2015(03)
[6]弱磁傳感器電子羅盤的軟硬磁干擾的矯正[J]. 嚴(yán)鵬飛.  電子制作. 2015(02)
[7]單兵綜合觀瞄儀中的一種目標(biāo)位置解算方法[J]. 張琬琳,胡正良,朱建軍,林小娟,尹劍,楊萌.  電子測(cè)量技術(shù). 2014(11)
[8]基于模糊-比例積分偏差修正的多旋翼飛行器姿態(tài)測(cè)算系統(tǒng)[J]. 廖懿華,張鐵民,廖貽泳.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2014(20)
[9]2005-2010年中國(guó)地磁測(cè)量與地磁場(chǎng)模型的應(yīng)用[J]. 徐如剛,顧左文,黎哲君,談昕,張毅,王雷,袁潔浩,翟洪濤,辛長(zhǎng)江,蘇樹鵬.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2014(05)
[10]基于橢球假設(shè)的三軸加速度計(jì)誤差標(biāo)定與補(bǔ)償[J]. 劉艷霞,方建軍,楊清梅.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(06)

博士論文
[1]基于GPS和自包含傳感器的行人室內(nèi)外無縫定位算法研究[D]. 陳偉.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]地磁導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 寇義民.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于偏振光輔助定向的車輛自主式導(dǎo)航方法研究[D]. 王吉旭.南昌大學(xué) 2015
[2]基于弱磁傳感器的電子羅盤設(shè)計(jì)及干擾補(bǔ)償算法研究[D]. 嚴(yán)鵬飛.電子科技大學(xué) 2015
[3]四旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 陳新泉.南昌航空大學(xué) 2014
[4]具有自補(bǔ)償功能的雙坐標(biāo)系磁阻式電子羅盤的設(shè)計(jì)[D]. 劉曉棠.南京理工大學(xué) 2013
[5]MIMU/GPS/磁力計(jì)單兵系統(tǒng)組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 劉峰麗.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[6]空天飛行器慣性/天文組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 張承.南京航空航天大學(xué) 2012
[7]恒定磁場(chǎng)環(huán)境下飛行器磁干擾的數(shù)值分析[D]. 周佳.河北工業(yè)大學(xué) 2011
[8]三維磁阻式電子羅盤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 郜莉.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3183676