基于MSP432的船舶极低频磁场测量系统设计

针对船舶磁异常探测距离小且易受环境磁场干扰的问题,提出了一种利用船舶极低频磁场测量的方案,并设计了一套极低频磁场测量系统。系统由传感器、带通滤波电路、高精度低噪声放大电路、MSP432单片机和上位机组成,实现了信号的采集、调理、传输和分析处理的过程。最后,通过水池中碳棒电极和船模实验验证了该设计能够实现对船舶极低频磁场信号的测量。     

基于磁偶极子模型的水下目标定位与跟踪

针对基于磁场梯度张量测量的目标定位方法需要的传感器较多,计算较复杂的问题,提出了基于等效磁偶极子模型与双三轴磁传感器测量的水下目标的定位与跟踪方法。该方法将水下目标磁性特征建模为一个磁偶极子,通过目标与双传感器之间的测量方程,反演得到等效磁偶极子模型参数及位置信息,并针对磁场衰减导致的发散问题,提出了反演有效性判据。计算与仿真试验表明,该方法模型简洁,可以得到水下目标的三维方位及距离信息,具有较高的精度和稳定性,计算量小。     

三轴磁阻式传感器标定方法研究

地磁导航系统中需要用到磁阻传感器来测量大地的磁场强度作为导航信息,精确的测量地磁场信息是地磁导航的关键技术之一,由于磁阻传感器本身特性和生产安装问题,必须对其进行标定才可以得到准确有效的磁场测量值。文中分析了磁传感器标定中的误差源,并且用十二位置法与加速度信息相结合的方法对磁传感器进行标定。外场实验表明,利用文中方法,可以使磁场测量的最大误差控制在20nT以内,是一种简单有效的磁传感器标定方法。     

基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法

消磁站海底敷设磁传感器是舰艇磁场测量的主要形式之一，水下磁传感器的位置偏差直接影响着舰艇磁场的测量精度和防护能力评估。针对现有方法难以准确定位消磁站水下磁传感器的问题，提出一种基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法。该方法首先将通电载流线圈等效成磁偶极子磁源，再通过线性多重计量方法改变磁源与磁传感器的相对位置以获取多组磁传感器磁场测量数据，据此建立水下磁传感器位置校正模型，并采用动态学习策略多群体粒子群优化算法优化求得位置偏差矢量，从而实现水下磁传感器位置的高精度校正。在综合分析磁偶极子等效误差等主要影响因素的基础上，设计了数值模拟实验和物理缩比模型实验，结果表明：该方法可有效解决消磁站水下磁传感器的位置校正问题，校正后x轴、y轴和z轴三个方向的位置误差均小于0.1 m。经过校正后的消磁站磁场测量精度可以满足舰艇磁场测量要求，该方法可以对消磁站位置安装偏差不大于0.3 m的水下磁传感器完成校正工作，具有较好的实用价值。     

小口径弹药引信远距离解除保险控制电路设计

为实现引信安全保险系统具有远距离解除保险状态的功能,分析小口径弹药引信结构特征和发射内外弹道环境,结合几类不同环境探测传感器的适用特点与范围,选择基于地磁环境信息的磁阻传感器,并针对磁阻传感器芯片的使用特性,设计了芯片的复位开关电路。弹丸发射出炮口后,磁阻传感器输出微弱电压信号,经信号调理后作为延时控制电路的控制开关指令信息。延时控制电路是实现远距离解除保险状态的关键部件,控制电路通过检测信息并延时后,输出电压信号指令给火工品拔销器,拔销器执行隔爆板限位销的拔销动作,解除保险系统的最后一道保险,实现了引信远距离解除保险的目的。     

磁航向计在导航中的应用研究及其误差补偿与修正

磁航向计利用磁感法测量磁场强度来计算地磁航向,具有成本低、体积小及易于集成等特点。因此,为了解决成本和体积的问题,许多导航系统的航向系统都采用了磁航向系统。本文通过对Honeywell公司的HMR2300磁阻传感器的应用,研究磁阻传感器的误差及其补偿和修正方法。最后．给出了系统仿真图形和补偿修正后的试验数据。计算及试验结果证明误差补偿修正方法满足小角度导航航向测量的要求。     

磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的原理分析

针对用磁阻传感器测量旋转弹滚转姿态的问题,提出了磁阻传感器滚转角及磁阻传感器滚转角速率的概念,给出了磁阻传感器测量方程和磁阻传感器滚转角速率的测量方程.经过理论推导给出了弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率的关系式,分析结果表明弹体滚转角速率与磁阻传感器滚转角速率之间的测量误差受弹丸俯仰姿态、偏航姿态和射向的影响.数值仿真表明,弹丸滚转角速率的地磁测量方法在一定条件下是可行的,但在工程实际应用中难以保证滚转角的精确测量.     

二维矢量水听器及其在Argo浮标平台上的应用技术

传统同振式矢量水听器在水下缓动声纳平台应用时,自身姿态变化难以准确测量,导致目标测向精度低,为此开展了二维复合同振式矢量水听器研究。分析二维矢量水听器姿态实时测量与校正原理,选取微机电系统姿态传感器作为姿态感知器件,设计具备姿态测量功能的二维复合同振式矢量水听器,并实现其在Argo浮标平台的集成应用。海上试验结果表明：同振式矢量水听器可在10~3000Hz范围内采集声场信息,矢量通道具有余弦指向性,在1 kHz频点处灵敏度为-179.5 dB （0 dB参考值为1 V/μPa),声压通道灵敏度级为-191.5 dB±0.5 dB(0 dB参数值为1 V/μPa), 具备姿态测量功能;同振式矢量水听器应用于浮标平台进行海洋环境噪声与水中目标同步监测技术可行,为其在水下缓动声纳平台工程化应用奠定了基础。     

基于MSP430F6638的数字象限仪设计

为实现火炮射角的数字化测量,设计了一种数字象限仪.以MSP430F6638单片机为处理器,与圆弧式光栅传感器组成倾角测量系统,给出了系统硬件电路设计方案,在分析光栅信号四倍细分原理的基础上,结合MSP430单片机的超低功耗特性,给出了系统软件程序设计方案.采用软件解码的方法完成光栅倾角信号的辨向、细分与计数运算,具有测量范围大、精度高、功耗低等特点.经试验验证,设计实现了0.25密位测量分辨力,能长期待机工作,适合野外作战环境下使用.     

水下自主导航机器人系统

在水下机器人被广泛应用的背景下,能够实现水下自主导航的机器人具有极高的应用价值。为了打破水下机器人运行需要人为干预的瓶颈,更好地发挥小型机器人水下的灵活性,设计并制作了一种可自主导航的水下机器人系统。该系统机械上采用Pro/E作为三维造型软件,用快速成型设计并制造了水下机器人的主体;硬件上使用摄像头采集数据,并使用红外测距模块及电子罗盘模块实现定位功能;嵌入式软件层将传感器数据进行采集后,对数据进行相应的图像识别和处理,最终识别障碍物并做出相应动作;同时,数据和视频流可通过无线模块传送到上位机,上位机将数据接收后进行相应显示,并可直接显示视频流,方便调试的同时也可对水下环境进行实时监控。该系统实现了自主的水底避障、探测,以及自行返回出发点的完整功能,对于水下探测活动具有一定的实用价值。     

基于HMC1022磁引信的信号采集模块设计

基于HMC1022磁引信的信号采集模块,其硬件电路包括磁探测电路、信号放大电路、信号滤波电路和基于MSP430F149芯片的A/D转换电路.模块软件采用C语言编写,并在ICCAVR集成环境中编辑、编译.实验结果证明整个系统具有精度高、功耗低、接口方便和微型化的优点.     

鱼雷辐射磁矩测量误差研究

基于鱼雷辐射电磁场测量方法，建立了磁矩测量误差的数学模型，并在此基础上利用MATLAB计算了各相关因素对测量误差的影响，提出了测量传感器尺寸和测量距离的选择原则，分析了磁矩测量误差与测量距离、传感器长度以及传感器直径的关系，得到了一定测量条件下测量误差相对于各因素的变化曲线，从而有助于选用合适的测量传感器尺寸和确定适当的测量位置，可以有效地减小磁矩测量的误差，旨在为鱼雷电磁场系统参数测量设备的设计提供参考。     

磁诱饵空中磁场验证的测量区域研究

对潜艇施放的磁诱饵进行空中磁场验证时,高空中的磁场强度验证过程困难,可在低海拔处进行验证测量,然而磁诱饵磁场在同一海拔的不同区域具有不同的分布特征。为了确定最适合进行验证测量的区域,通过借鉴地形特征统计中的标准差、粗糙度等变化特征参数及水下地形匹配领域中的地形熵,对磁诱饵的空中磁场在目标平面上的分布情况进行分析,研究了以此为依据选择测量区域的方法。利用软件对该选择过程进行了仿真,初步验证了其可行性。并通过海上试验对该方法进行了验证。试验结果显示,通过该方法选择的测量区域的相对测量误差与其他区域相比明显较小。     

高精度惯性测量装置全温测试系统设计

阐述了高精度捷联惯性测量装置全温测试系统的设计方案及主要功能,对该系统进行了软硬件设计,分析了测试程序的特点。通过对软硬件进行部分修改,该系统可以完成不同种类的惯性测量装置误差建模和综合测试。     

地磁模拟法测量舰船感应磁场的数值模拟

地磁模拟法测量舰船感应磁场具有测量速度快、实施方便等优点,但感应磁场测量精度受模拟地磁场均匀度所限制,研究其影响规律对推广应用地磁模拟法具有重要意义。从地磁模拟法原理出发,借助COMSOL多物理场有限元仿真平台,设计椭球壳解析算例来验证该仿真平台分析地磁模拟法测量感应磁场的有效性。设计某舰船算例进行数值模拟研究,定量分析了地磁模拟法测量舰船感应磁场的精度受模拟地磁场均匀度影响的变化规律,以及舰桥结构对感应磁场测量精度的影响程度。结果表明：当模拟地磁场均匀度达到91%时,感应磁场测量精度优于90%,若继续增加均匀度,则感应磁场测量精度提升效果变缓,工程效费比降低;舰桥结构对均匀度评估的影响程度为0.2%,对感应磁场测量精度的影响程度为2.7%,且当整体均匀度高于91%后,其影响程度降至2.5%,可忽略该结构对感应磁场测量的影响。研究结论为实际舰船消磁中进一步推广应用地磁模拟法提供了依据,也为地磁模拟线圈的优化设计提供了一定的参考。     

基于云平台的装备车辆状态监控系统

为提高装备车辆数据记录与存储的功能,设计一种基于云平台的装备车辆信息采集和状态监控系统.基于传感器与MCU模块搭建装备车辆状态采集系统,利用云平台对采集系统上传的数据进行存储、融合和预测,结合历史数据和预测结果,对出现的故障和存在的隐患进行预警,构建PC端显示软件,利用云平台的数据处理与存储功能,实现车辆的全维度监测与管理.验证结果表明,该设计可为装备车辆全生命周期的精细化保障和管理提供解决方案.     

线圈型电磁发射器磁场构型的设计与分析

在线圈型电磁发射器的设计中,驱动线圈磁场构型的设计是基础和关键问题.提出磁场构型的概念和设计准则,推导出线圈型电磁发射模型的加速力表达式,通过有限元方法仿真分析了不同厚长比矩形截面螺线管线圈的磁场形态,考虑驱动线圈与抛体之间的互感及作用力随位置变化的趋势,比较不同截面形状螺线管线圈的磁场构型,同时计算截面形状对作用力的...     

基于高速成像的爆炸温度场测试方法

为实现对爆炸温度场的动态测量,针对爆炸温度场变化快、范围广、温度高、难以测量的问题,提出一种基于高速成像技术的爆炸温度场测温方法.基于辐射原理推导出高速成像系统的温度测量模型,建立高速相机图像灰度值和被爆炸温度之间的对应关系,得到可通过控制高速成像系统曝光时间和透光率2个参数控制测温范围的算法;搭建高速成像爆炸温度场测...     

银行保管箱智能存管控制系统

针对传统银行保管箱存储方式的弊端,设计全自动保管箱智能存管控制系统。根据银行保管箱的使用要求,分析控制系统需求要点,完成硬件平台框架的搭建,提出程序设计的要点和需要的功能模块,并已在多个实际项目中得到验证及应用。验证结果表明：该控制系统实现了银行保管箱的全自动智能存储,具有全天24 h自助存取、私密性高、操作便捷、管理方便、可扩展性强等优点。     

机载导弹全弹系统寿命预测的仿真方法

针对机载导弹系统级寿命数据缺乏的问题,提出一种全弹系统寿命预测的仿真方法。首先,分析导弹关键寿命部件的主要寿命分布,对指数分布、威布尔分布、正态分布、对数正态分布4种常见寿命分布,给出寿命随机抽样公式;其次,分析机载导弹的组成结构,将关键寿命部件分为4种类型并与贮存可靠性结构中串联模型、并联模型、旁联模型相对应;然后,根据系统贮存可靠性结构建立全弹系统寿命预测模型,并将该方法应用于某型空空导弹的寿命预测。预测结果表明：该方法预测的可靠贮存寿命与实际统计数据一致,可信度较高,具有一定的实用性。