航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正

航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差.由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具有常值误差与半圆罗差之和的形式.利用地磁矢量与重力矢量的点积为常数这一性质,并结合三维旋转矩阵的小角度近似表达式,对椭球拟合法校正后的传感器非对准误差进行了补偿,在不同磁干扰条件下均可使校正效果得到改善,航向剩余误差(均方根)平均减小30%以上.     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。     

基于ARM的低成本微型捷联航姿系统设计

采用三轴MEMS加速度计和角速率陀螺以及微型磁通门传感器,以ARM处理器为核心构建微型捷联航姿系统硬件平台,运用捷联惯性导航理论及状态扩增Kalman滤波算法,实现了载体航向、俯仰和倾斜角度的测量和误差控制。在三轴无磁转台进行了航姿角度测试,结果表明,该航姿系统具有较高的角度稳定性和准确度,同时体积小、成本低,具有很好的工程应用前景。     

微型航姿系统中磁传感器温度漂移补偿研究

研究了微型航姿系统中地磁传感器的温度特性,根据地磁传感器噪声的频谱特性,设计了带阻数字滤波器;基于地磁传感器测量原理分析传感器输出电压随温度变化的规律,利用多项式相消的方法建立磁传感器温度漂移误差的实时补偿模型,并应用于微型航姿系统的磁航向解算。多次试验结果表明:地磁传感器零偏模型具有良好的重复性,实时温度漂移误差补偿模型可以有效地补偿地磁传感器引起的温度漂移误差;缩短了系统的预热时间,提高了系统输出的磁航向精度。     

电子罗盘水平状态下航向角误差补偿算法的研究

针对电子罗盘测量时存在传感器的零位、灵敏度误差和干扰磁场引起的航向角误差问题,应用一种航向角误差补偿算法进行校正;在分析了电子罗盘航向角测量的工作原理、航向角误差形成原因的基础上,详细阐述了该补偿算法的实现原理,并通过LbVIEW软件仿真验证;同时设计了两种测量方案和测试系统,利用HMC1043芯片的电子罗盘进行多次实测验证并得出结论;实验结果表明:补偿后电子罗盘测量的航向角误差在4.5°以内;该补偿算法补偿效果良好,实现简单。     

磁罗盘误差分析及补偿

磁罗盘已被广泛地应用在民用及军事领域,误差补偿是磁罗盘研究中的一个关键技术.在分析磁罗盘误差的基础上,主要针对对磁罗盘影响最大同时最难控制的磁罗差,提出了一种基于BP网络的补偿方法,并建立以测量航向角为输入、补偿后航向角为输出的三层BP网络模型.实验证明,用该方法可以较好地补偿磁罗差且补偿后航向误差均方差仅为0.392 55.     

无航向基准条件下电子罗盘的误差补偿方法研究

针对HMR3300电子罗盘在实际使用时,航向角测量精度低问题,探讨有效的磁差补偿方法.在分析电子罗盘航向角测量误差产生机理的基础上,建立了无航向基准条件下电子罗盘的误差校正模型,推导了自差补偿系数的计算公式,实验结果表明该补偿方法是正确有效的,可将HMR3300的航向角测量误差控制在0.5°之内.     

基于恒定姿态误差的磁罗差偏差补偿算法研究

针对具有恒定俯仰角度载体的磁航向罗差标定和补偿问题,提出了一种用于磁罗差修正的偏差补偿算法(DCA)。通过DCA的原理分析和证明得出:该算法对具有恒定横滚角度和俯仰角度的磁航向罗差修正均有效,经过DCA补偿的磁航向角度误差在±0.3°以内,满足飞机的航向标定要求。     

基于MARG的无人机抗干扰系统的研究

由IMU或电子罗盘组成的无人机航姿测量系统易受载体有害加速度或周围局部磁场干扰导致姿态角解算不准确;针对该问题提出将自适应扩展卡尔曼滤波算法应用于该系统;在卡尔曼滤波算法中提出引入分段函数构造自适应测量噪声方差阵;相比于传统噪声方差阵的阈值判断方法,该方法提高了传感器信息的利用率,进一步减小了外界干扰对系统姿态估计的影响,最终提高了姿态角的解算精度;最后针对该方法进行了仿真分析和无磁转台实验验证,仿真和实验结果表明,该方法能有效提高无人机航姿测量系统的抗干扰能力,具有一定的应用价值.     

基于双级互补滤波的姿态测量算法设计

陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和磁场的干扰是影响MARG传感器姿态测量精度的主要原因。针对传统姿态测量算法在磁干扰环境下由于航向角误差导致水平角测量精度降低以及载体线性加速度影响水平角精度的问题,提出了一种基于四 元数的双级互补滤波姿态融合算法。该算法利用加速度计和磁力计测量数据分别对估计四元数进行补偿修正,避免了磁干扰环境下航向角误差对水平姿态测量的影响。同时引入线性加速度误差和磁干扰误差自适应补偿方案,以降低线性加速度与磁干扰的影响,为了验证算法的有效性,进行了静态与动态实验。实验结果表明该姿态测量算法能显著提高姿态测量精度和抗干扰能力,与传统的Mahony算法相比,俯仰/滚动角的测量精度完全不受磁干扰的影响,性能得到了明显的提升。     

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。     

磁性旋转编码传感器的研制

本文介绍的两相输出磁性旋转编码器输出电压V_(p-p)=41mV(V_(cc)=5V),灵敏度为6.3μV/(A·m~(-1)),分辨率为400p/r.实验证明,磁鼓与磁阻传感器之间存在最佳间隙,当间距为1mm时,输出最大.     

基于磁梯度张量与Levenberg-Marquardt优化的磁矩计算方法

针对目前磁矩计算方法中出现的对磁性目标出厂参数精度要求较高且计算繁琐、受地磁场影响较大、反演精度较差等问题,提出了一种基于磁梯度张量概念与Levenberg-Marquardt优化算法结合的磁矩计算方法。该方法采用磁梯度张量概念消除了地磁背景场的干扰,使用Levenberg-Marquardt算法优化解算过程,消除了反演过程中出现的奇异点。对新方法进行地磁背景场、测量系统位置、环境噪声等影响因素的验证仿真,并实验验证该方法的可操作性。仿真与实验证明,相比于以往方法,新方法的磁矩反演精度有大幅度的提高,抗噪声能力更强,具有更高的鲁棒性。     

磁性微型机器人的自动化操控研究综述

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.     

温度对漏磁信号影响的研究

针对传统的漏磁检测方法,分析了温度对漏磁信号的影响,对不同温度下试件的漏磁信号特点进行了研究。建立了铁磁材料磁导率随温度变化的对应关系,进行了热磁耦合仿真和试验,仿真结果和试验结果具有较高的一致性,表明随着铁磁材料温度的升高,磁导率下降,漏磁场的磁场强度增强,分布范围扩大。     

三分量磁通门传感器轴定向问题研究

利用三分量磁通门传感器进行磁场测量时需知传感器的三个方向轴,而在传感器的安装工程中其三轴方向难于固定,这给磁场测量带来了不便。针对上述问题,从三分量磁通门传感器测量原理出发推导了传感器三轴定向计算公式和有背景干扰磁场时的轴定向误差计算公式;设计了三分量磁通门传感器三轴定向的仿真实验和物理实验,以实验数据为基础分析了背景磁场干扰源对磁通门传感器三轴定向的影响。研究表明:在高精度磁场测量中必须严格控制背景干扰磁场大小来减小传感器轴定向误差,所得结论对磁场测量有一定的实际指导意义。     

磁力轴承悬浮性能测试系统的设计

介绍了磁力轴承悬浮性能测试仪的研制.测试仪以PIC单片机和霍尔传感器为核心,包括信号采集电路、信号处理电路、电机驱动电路、LCD显示电路及微机接口电路等.测试仪具有能在PC机上实时显示磁力轴承性能的特点,能运用于磁力轴承性能的分析和检测,以提高轴承的成品率.     

导弹舵机平台磁电编码器的磁场设计与装配误差仿真分析

针对空空导弹舵机对位置反馈元件的高精度、高可靠性、小体积等要求,通过磁场设计和仿真分析,设计了一款基于导弹舵机平台的小型单磁极高精度磁电编码器;并通过仿真分析,研究了存在同心偏移、对角偏转、对称偏转等形式装配误差情况下,磁电编码器的输出特性,为后续的精度补偿打下基础。     

基于超导量子干涉仪的磁性颗粒检测单元分析

带有磁化退磁样品处理单元的扫描超导量子干涉仪（SQUID）显微镜系统,配合样品移动定位平台,可以实现生物样品内源磁性颗粒磁学特性和磁场分布的测量。基于SQUID的磁场检测单元为系统重要组成部分,介绍检测单元基本结构、检测原理,推导磁通、磁场和电压间的转换公式,建立磁性颗粒模型。通过仿真分析线圈参数对系统磁场灵敏度和空间分辨率的影响,设计绕制了直径500μm,30匝的超导接收线圈,系统磁场灵敏度为1.46×10-13 T/（Hz）^1/2,空间分辨率为500μm。磁性颗粒模型和仿真分析为系统设计、实验数据分析提供了理论依据。     

三维捷联磁传感器模拟器的研究与实现

三维捷联磁传感器模拟器是根据实际需要而研制开发的。通过对三维捷联磁传感器工作机理的剖析,完成了三维捷联磁传感器模拟器的软件算法,并实现了该模拟器的硬件系统,在实际应用中取得了很好的效果。传感器模拟器的研制和使用,开拓了传感器的研究范围,对于更好地研究和开发传感器具有重要的指导意义。