基于磁梯度张量不变量的椭圆误差消除方法

现有的磁梯度张量不变量定位方法,可以实现地磁环境下对目标的单点实时定位,而且适合于移动平台对目标的定位,但磁梯度张量不变量定位方法存在椭圆误差。 针对这个问题,提出了一种基于磁梯度张量不变量的消除椭圆误差改进方法,该方法通过构建新的单位定位矢量和修正定位矢量的模,消除椭圆误差对定位的影响,对改进方法进行了测量系统基 线、信噪比、精度的性能仿真和磁源圆形轨迹运动的验证仿真。仿真结果表明本文所提的改进方法消除了椭圆误差,相比于原始方法定位误差有大幅度的减小,可以实现地磁环境的精确定位,而且对所搭载平台的机动性要求较低。     

基于双十字形测量结构的磁信标定位方法

为解决地磁场对磁信标定位影响较大的问题,首先提出了一种两点式磁梯度张量解算运动载体位置的定位算法,然后通过对定位算法进行分析,设计出测量两点磁梯度张量的双十字形测量结构,最后建立关于以位置坐标为参数的非线性方程,利用粒子群算法得出目标位置的最优解。仿真结果表明磁信标与运动载体在单一坐标轴上的距离大于25 m时,磁传感器精度和信标磁矩对定位误差影响较大,在环境磁噪声影响下,当信噪比低于80 dB时,定位误差显著增大,基于双十字形测量结构的磁信标定位方法可有效消除地磁场和其他恒定磁场的影响。     

基于正六面体结构测量阵列的磁异常定位技术研究

基于磁梯度张量的磁异常定位技术正逐渐成为磁异常探测领域内的研究热点。在磁偶极子模型条件下,利用磁梯度张量实现了一种使用八个磁传感器组成测量阵列的单点磁异常目标定位方法,针对定位可行性与约束条件进行了原理分析与技术论证。仿真结果表明该方法具有较高的定位精度,并且指出影响该方法定位有效性和精度的关键在于参数k的确定,对增强基于磁梯度张量的磁异常探测技术实用性具有一定指导意义。     

基于改进Levenberg-Marquardt算法的地磁矢量校准方法

三轴磁传感器误差校准的椭球拟合方法通常要先求得椭球参数,再通过矩阵分解才能得到误差校准参数,这将导致误差校准参数存在无穷多解.为解决此问题,提出了一种基于改进的Levenberg-Marquardt(LM)算法的地磁矢量校准方法.首先使用质子磁传感器提供地磁场真值,利用改进的LM算法直接求解三轴磁传感器误差校准参数,然后利用加速度计测量恒定重力场作为辅助信息校准三轴磁传感器和加速度计坐标系之间的非对准误差.仿真结果表明,本文提出的方法可以使得三轴磁传感器测量地磁总场的均方根误差减小两个数量级,测量地磁分量的均方根误差减小一个数量级;实验结果表明该方法能够大大提高三轴磁传感器测量精度,最终获得加速度计坐标系下的高精度地磁场矢量.     

井下地磁定位的匹配算法分析和优

针对井下自主导航系统的地磁匹配问题,对比分析了COR、NCOR、MAD、MSD匹配算法的优缺点及其适用范围。在井下巷道研究区地磁数据适配性评价基础上,开展了COR、NCOR、MAD、MSD算法的匹配仿真实验和算法优化,研究井下地磁定位匹配算法优劣和抗噪性能,为井下地磁定位导航提供研究基础。结果表明：四种方法在地磁匹配试验中均出现不同程度虚定位,从抗噪性能、匹配精度和速度综合对比,MSD算法最符合井下地磁匹配需要;对相邻点位的磁总场做差运算后再进行MSD匹配,可以有效减小时域磁扰动以及环境磁扰动对匹配精度的影响,鲁棒性明显提高。     

基于FPGA的光泵磁梯度仪频率测量方法

磁梯度测量可以在一定程度上消除地磁日变对测量结果的影响,相比于地磁总场探测具有更高的分辨率,在地质勘探、地球物理以及国防军事方面都具有较高的应用价值.本文提出的测量仪以铯光泵磁力仪作为探头,由FPGA搭建采集系统,实现了磁场数据的测量、显示与存储.对现有铯光泵采集系统的频率测量算法进行改进,提出数字插值与移相结合的测频方法,在保证频率测量采样时间的前提上提高了测量精度,减小了测量误差.之后测试了测频模块的精度误差以及探头的一致性等指标.最后通过磁异常探测实验证明磁场梯度测量相比于磁总场探测可以更清晰的反应磁异常的位置大小等信息.     

一种基于地磁总场梯度的匹配定位算法

水下载体地磁导航技术是近年来研究的热点问题.为提高匹配导航定位的精度,提出了利用地磁总场梯度作为特征量进行地磁匹配定位.通过与地磁总场基准图的性能指标对比,分析了地磁总场梯度作为匹配特征量的优势.阐述了经典MSD(Mean Square Deviation)匹配算法的原理和缺陷,提出一种基于旋转变换的改进算法.仿真结果验证了地磁总场梯度匹配的优势和可行性;改进后的算法的定位精度相比经典MSD算法提高了26.57%,证明了改进算法的有效性.     

永磁同步电机改进型模型预测磁链控制北大核心CSCD

为了消除永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)代价函数中的权重系数并减少控制算法的计算量,优化传统MPTC方法,提出了一种基于广义基本电压矢量的改进型模型预测磁链控制策略。该策略依据电磁转矩、参考定子磁链幅值和转子磁链信息构造参考定子磁链矢量,根据参考电压矢量位置信息进一步对广义基本电压矢量进行筛选且实现最优占空比控制,利用定子磁链矢量误差选择最优电压矢量。仿真与实验结果表明,该策略可改善PMSM的转矩脉动,验证了所提方法的可行性与有效性。     

舰艇磁性检测中矢量磁传感器的姿态校正

舰艇磁性检测中矢量磁传感器姿态倾斜将导致测量不准确,为此提出了一种矢量磁传感器的姿态校正方法。通过在倾斜磁传感器位置紧密放置一标准磁传感器,以标准测量值为依据采用APO算法反推得出倾斜传感器的姿态角矩阵,根据此矩阵对倾斜传感器测量值进行修正可得到较准确的舰艇磁场测量值。通过仿真和船模实验对该方法进行了验证,实验表明测量精度有了较大改善。该方法可用于工程实际,为提高舰艇磁性检测的精度提供了有益思路。     

基于罗兰C磁天线的高精度数字移相算法研究

在介绍罗兰C全向磁天线设计方法和接收特性的基础上,针对全向磁天线信号合成中的数字移相环节,设计了一种高精度数字移相算法,该算法突破了传统数字移相算法移相精度受信号采样率限制的缺陷,实现了信号的高精度数字移相。利用罗兰C标准脉冲信号对移相算法进行了仿真计算,并用实际采集的罗兰C信号进行了验证,结果均表明了算法的正确性和优越性。该算法具有计算过程简单,易于采用高性能硬件逻辑可编程芯片FPGA/CPLD来实现,在罗兰C全向磁天线设计中获得了较好的应用效果。     

基于动磁测量与BFGS法求解的鱼雷近场定位算法

为解决以往磁偶极子反演定位算法过度非线性化使得计算难度过大,以及非线性问题线性化后不易求得全局最优解等问题,提出了一种新的基于动磁测量技术(DMMT)的水下目标近场定位算法。该算法非线性化程度适中,具有多信息融合与数据快速处理的特点,试验验证该算法可实现动磁源的近场准确定位,且利用拟牛顿法(BFGS)可使计算简单易行。该算法可用于鱼雷近场定位,在水下探测、追踪、末弹道测绘等领域有重要用途。     

磁偶极子源的被动测距与跟踪

基于电磁波在海水中的传播方程,分析了海水中磁偶极子辐射场的分布特性,建立了运动磁遇极子的测量坐示系并推导出被动测距方程,提出了基于磁偶极子源的三维被动测距方法及非线性最小二乘被动跟踪算法,通过对最小二乘算法的分析比较,利用离散型Levenberg-Marquardt算法对所建立的三维被动测距数学模型进行了仿真计算。结果表明,在水下有效测距离范围内,利用磁有子辐源进行被动测距与跟踪的方法是有效的,具有较高的测距精度。     

圆形磁耦合截面构建的新型时栅位移传感器

现有磁场式时栅位移传感器暴露出机械加工齿槽等分性差和线圈绕制参数一致性差,导致耦合磁场形成的电信号质量较差的问题.针对以上问题,提出了一种以圆形截面铁磁材料替代传统类矩形截面铁磁材料构建耦合磁场形式的传感器设计方法,该方法采用标准件作为基本阵列导磁单元,并以定制的精密线圈绕组设计一种新型的变磁阻式时栅位移传感器.文中首先利用有限元软件ANSYS Maxwell对理论模型的可行性进行了仿真验证,然后通过精度实验获取了误差范围在±1.3"内的误差曲线,仿真与样机实验验证了新型传感器设计方案的可行性.该方法的应用规避了传统的线切割开槽绕线的机械加工形式,可以在有效提高电信号质量的同时大大提高了时栅的生产效率,有利于时栅位移传感器产品化进程的推进.     

基于磁异常检测的飞机测速定位系统的研究

为了可以快速地获取飞机在飞行过程中的速度、位置等信息,同时保证有较大的探测区域,设计了一种通过计算感应磁场强度分析飞机速度、位置的探测系统。建立了基于感应磁场强度反演飞机速度的数学模型,推导了探测系统的感应磁场强度表达式。仿真计算了磁场强度与探测距离、角频率的函数关系,可知探测距离的影响效果较大,角频率的影响效果较小,且感应磁场强度的量级基本符合磁力探测器的检出限要求。模拟实验通过等比例缩小实物的方法,将飞机用金属棒代替,对不同速度的金属棒进行测试,分析计算3个磁力探测器的磁场强度变化,可获得目标的速度、位置等信息,证明了系统的可行性。     

基于共轭次梯度法的非理想正交三轴磁传感器的修正

磁测量中三轴磁传感器的三轴不可能绝对正交，这使得高分辨率测量受到限制。本文提出了一种可以不考虑实时性的对非正交参数修正的方法，构造了目标函数，并根据传统的共轭梯度法构造了共轭次梯度法用于寻找最优非正交参数，仿真结果表明这种方法可以稳定收敛并可以达到较高的精度。     

舰艇磁场磁偶极子阵列数学模型研究

为提高舰艇磁性防护能力,准确反映其磁场特性,舰艇测磁需要使用先进的测磁技术,这就可以用磁偶极子阵列模拟舰艇磁场源;文中根据舰艇测量面上的磁场数据建立了舰艇磁场换算的数学模型,给出一种运用实例评述测磁技术在舰艇磁性防护中的应用;实例结合点阵式大平面测磁法和磁荷模拟算法建立了测磁后舰艇磁场换算的数学模型,简单论述了该模型的数学原理、磁场函数计算方法及具体应用中有关参数的确定方法等,并对计算精度作了分析,仿真结果表明模型精度较高;测磁技术的应用在磁性防护中具有重要的实用价值。     

基座扰动影响磁悬浮寻北仪精度的数据处理方法研究

影响磁悬浮寻北仪精度的因素可分为高频噪声干扰和低频大能量干扰,为消除基座扰动对磁悬浮寻北仪精度的影响,采用小波预处理消除系统内部高频噪声影响;并提出基于EMD分解干扰点检测的三次样条插值包络均值滤波结合抗差估计的新算法,以有效消除外界低频大能量干扰。对比分析算数均值滤波和最小二乘法的寻北结果精度,计算结果表明,存在外界异常干扰时,提出的处理算法可以得到更高的寻北精度。     

磁场信号检测误差分析及补偿算法

针对载体自身磁场特性及三轴磁传感器误差特性建立了地磁导航干扰误差补偿模型,通过对模型进行简化变形,利用系统辨识的最小二乘估计算法(LS)求取误差特性参数.数据分析表明:该方法简单易实现,简化了复杂的求解过程,基本达到了误差补偿的要求.     

一种磁性目标定位跟踪系统的标定方法

文章磁目标跟踪系统选用霍尼韦尔HMC1043磁传感器阵列来采集永磁体的磁场信息,并实现定位。由于磁场传感器阵列的各传感器位置、方向和灵敏度直接影响系统定位的精确度,所以要求对这些磁传感器参数进行准确的标定。文章针对磁传感器阵列的标定问题提出了目标误差函数和优化计算方法。通过对所有参数的迭代计算和优化更新使目标误差函数达到最小,完成对磁传感器的位置、方向和灵敏度等参数的标定。文章方法已对实际传感器系统实施应用。在MATLAB环境下,PC机采集目标磁体的磁场信号,通过算法计算确定所有磁传感器的位置、方向和灵敏度,完成标定。通过文章方法的标定,系统定位精度有明显的提高,本方法的可行性和合理性也因此得到验证。