本文針對載體新型分量鉆孔應變儀的特性與需求，設計并實現(xiàn)了一種適用范圍廣泛，帶誤差補償、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現(xiàn)定向指北功能，并且針對電子羅盤實際測量中不可避免存在誤差的問題，在詳細分析電子羅盤工作原理與誤差干擾來源的基礎上，建立了羅盤誤差補償模型，提出了電子羅盤誤差標定和補償方法。針對誤差模型采用了基于橢圓假設的最小二乘擬合方法，將計算理想橢圓的參數(shù)轉(zhuǎn)換成一定約束下的求極值問題，從而實現(xiàn)橢圓的擬合并完成補償過程。并針對有姿態(tài)角或較強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)絡的補償算法作為增強方案。 此后，本文從尋北定向裝置系統(tǒng)設計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計與實現(xiàn)方案。本文設計的尋北定向裝置以電子羅盤作為方位測量傳感器，通過直流轉(zhuǎn)位電機在二維平面中調(diào)整定向裝置與載體的航向姿態(tài)，通過步進電機完成標定動作。在下位機上編程實現(xiàn)基于橢圓假設的誤差系數(shù)補償算法，通過MATLAB工具箱實現(xiàn)了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡進行函數(shù)逼近的誤差補償方法。裝置各功能模塊通過單片微機總體控制協(xié)調(diào)，實現(xiàn)正北方向數(shù)據(jù)的采集，轉(zhuǎn)位電機的操作與方位數(shù)據(jù)的綜合處理與存儲。 最后進行實地測量實驗與仿真分析對本裝置設計的電子羅盤誤差補償算法、電機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行了驗證。通過實驗證明，該尋北定向裝置滿足設計需求，工作快速可靠，并且具有廣泛的適用性。
【學位單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：P212
【部分圖文】：

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

并且受到我國當前微機械系統(tǒng)技術與計算機微在電子羅盤產(chǎn)品特別是數(shù)字電子羅盤的研究開發(fā)領域的于核心技術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 磁阻式電子羅盤實物圖。

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

【參考文獻】

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本文編號：2820129