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原文传递高精度磁罗经设计与实现

论文题名：	高精度磁罗经设计与实现
关键词：	船用导航设备;磁罗经;误差模型;测量精度
摘要：	船只在海上航行时，需要磁罗经这样一款精度适中，抗干扰能力强的备用导航设备。磁罗经在实际使用时会遇到非常复杂的应用环境，运载体的振动和磁环境的变化都会给磁罗经导航带来很大的误差。本文对这些误差进行了详细的分析，并提出了解决的办法。最终设计了一款船用的高精度的磁罗经。　　首先，对磁航向的计算原理进行分析，得到了航向的数学模型。然后为了提高航向的测量精度，对测量误差进行了分析。根据误差产生机理的不同，将误差分为传感器误差、安装误差、载体误差、环境误差以及磁偏角。通过对这些误差的分析，建立了磁罗经误差的数学模型，为解决误差做了铺垫。　　然后，对这些不同的误差，本文重点在于解决载体误差和环境误差。载体误差会使磁场测量由圆畸变成椭圆，本文采用椭球拟合法进行补偿;环境误差主要指船体消磁带来的误差，本文采用分时段的方法解决这个问题。而在动态时，载体的倾角测量会出现比较大的误差，针对这个情况，同时使用陀螺和加速度计来进行测量，提高倾角测量的动态精度。综合以上结论并结合磁罗经的测量原理，得出了补偿后磁罗经的计算公式，并通过仿真实验验证了它的正确性。　　之后，在此基础之上，以stm32f407vet6芯片为核心，搭建了磁罗经的硬件平台并设计了内部的软件程序，实现了数据采集功能，航向显示功能，数据发送功能，磁场补偿功能以及人机交互功能。最终得到了能够在船上使用的高精度的磁罗经。　　最后，在实验中对磁罗经进行了验证。首先在转台上对磁罗经的静态精度进行了测试，精度在1°以内;接着在推车上进行了动态试验，精度达到了3°;最后，在船上对磁罗经进行了航行测试，取得了理想的效果，直航精度和机动精度均达到了预期要求。
作者：	王秉阳
专业：	控制工程
导师：	白涛;柳贵福
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文