铁磁材料对地磁测量的干扰分析及其校正技术研究

发布时间：2023-05-10 20:30

　　由于地磁场具有长期稳定的特点,基于三维地磁场探测的弹丸姿态检测技术正成为国内外研究热点。该技术对提高简易制导弹药的精确打击能力具有重要意义。地磁传感器检测到的信息包括地磁场信息、弹丸磁化场信息以及自身误差信息。其中,弹丸磁化场是由弹体内的铁磁材料受地磁场磁化作用而产生的干扰场,其导致的检测误差随弹丸姿态变化,很难校正,严重影响了地磁场的检测精度。因此,迫切需要对影响系统精度的铁磁材料进行研究,建立数学误差模型,获得一种适用于弹丸姿态检测技术的铁磁误差校正方法。 首先,分析了弹丸硬磁材料和软磁材料的磁化特性,利用ANSYS EMG软件,建立弹丸壳体模型,获得了铁磁材料在弱磁场中的磁化场矢量图,得到了弹丸在不同姿态下的磁场变化规律。其次,根据仿真结果,建立了软磁误差和硬磁误差的数学模型,在分析了三维地磁检测系统的各种误差源的基础上,建立了地磁测量误差的椭球模型,利用最小二乘法求解10个椭球系数,利用MATLAB验证了误差校正算法的正确性。最后,根据系统原理和项目要求,完成了误差校正系统的软硬件设计,通过分析校正后的弹丸姿态角误差得到了校正后的地磁场检测精度。实验结果表明,在弹丸轴线与地磁矢...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 磁误差校正技术国内外研究现状
        1.2.1 地磁场检测技术
        1.2.2 船体磁误差校正技术
        1.2.3 飞行器磁误差校正技术
        1.2.4 弹丸磁误差校正技术
    1.3 研究内容及行文结构
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 行文结构
2 弹体铁磁材料对地磁测量的影响分析
    2.1 地磁测量误差概述
    2.2 铁磁材料磁化特性分析
        2.2.1 硬磁材料磁化特性分析
        2.2.2 软磁材料磁化特性分析
    2.3 有限元仿真分析方法
        2.3.1 有限元磁场仿真基础
        2.3.2 弹体与地磁场的有限元模型
        2.3.3 有限元仿真计算步骤
    2.4 弹体磁场仿真结果分析
        2.4.1 弹体磁化场分析
        2.4.2 磁传感器的测量磁场分析
    2.5 本章小结
3 地磁测量误差模型及校正方法
    3.1 地磁测量总体误差分析
        3.1.1 地磁测量的随机误差
        3.1.2 地磁测量的系统误差
    3.2 地磁测量误差模型
        3.2.1 传感器自身误差数学模型
        3.2.2 传感器安装误差数学模型
        3.2.3 铁磁材料误差的数学模型
    3.3 系统综合误差数学模型
        3.3.1 综合误差模型
        3.3.2 误差模型的椭球证明
        3.3.3 误差模型MATLAB仿真
    3.4 最小二乘法拟合椭球系数
        3.4.1 最小二乘法拟合椭球系数的基础
        3.4.2 最小二乘法拟合椭球系数的原理
        3.4.3 最小二乘法拟合椭球系数的仿真
    3.5 本章小结
4 地磁测量误差校正系统设计
    4.1 地磁测量误差校正系统总体框图
    4.2 三轴地磁场检测系统硬件设计
        4.2.1 核心控制单元设计
        4.2.2 传感器模块设计
        4.2.3 置位复位电路设计
        4.2.4 放大滤波模块设计
        4.2.5 A/D采样模块设计
        4.2.6 外围电路设计
    4.3 三轴地磁场检测系统软件设计
        4.3.1 软件系统总体设计
        4.3.2 初始化程序设计
        4.3.3 放大器配置程序设计
        4.3.4 A/D采样及误差校正程序设计
        4.3.5 上位机接口程序设计
    4.4 上位机后处理模块设计
        4.4.1 上位机界面
        4.4.2 上位机工作流程图
    4.5 本章小结
5 实验分析与验证
    5.1 实验系统概述
    5.2 主要模块电路调试
        5.2.1 置位复位电路调试
        5.2.2 A/D采样模块调试
        5.2.3 放大器PGA308调试
    5.3 椭球拟合误差校正算法验证
        5.3.1 原始地磁场数据采集
        5.3.2 地磁场检测系统椭球参数计算
        5.3.3 补偿前后地磁场强度对比
    5.4 地磁场姿态角解算误差分析
        5.4.1 上位机姿态角解算原理
        5.4.2 四组姿态角校正前后误差分析
    5.5 校正后地磁场精度测试实验
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3813457