航空磁梯度张量仪运动噪声仿真及其轻便型采集系统研究

【类型】学位论文

【作者】康盼 

【关键词】 飞行模拟器,轻便型采集系统,运动噪声仿真,磁梯度张量

【摘要】航空磁梯度张量探测具有空间分辨率高,获取信息量丰富,受地磁场影响小等优点,广泛应用于资源勘探、地质调查和军事反潜等方面。目前,国外在航空磁梯度张量系统的研制及实验数据的处理与解释等方面已取得一定成果,而国内在该领域的研究仍处于起步阶段。制约其发展的主要因素有:飞行器振动、姿态变化及其自身磁干扰等对张量仪测量的数据质量影响大且影响因素众多;现阶段研制的磁梯度张量系统大多处于体积大、功耗高的阶段,只能依赖大型的运载平台。因此,揭示出航空磁梯度张量仪运动噪声产生的内在机理,并研制轻便型的航空磁梯度张量采集系统会有力地推进航空磁梯度张量探测工作。本研究的核心内容及成果如下:(1)仿真模拟航空磁梯度张量探测,揭示张量仪运动噪声产生的机理。首先采用开源飞行模拟器Flight Gear中的JSBSim模型作为运载平台的动力学模型,并在Lab VIEW中搭建了飞控系统、探测任务导航系统、通信系统、磁偶极子的磁梯度张量模型、飞行器磁场干扰模型以及测量装置误差模型等,模拟了飞行勘探;然后针对仿真结果进行了分析,揭示了飞行器振动、姿态变化、磁干扰等对测量数据的影响情况;最后展开野外飞行对比实验,验证了仿真结果与实测结果存在一定的相似性,从而对此类系统的设计、实验测试、数据处理等起参考作用。(2)结合仿真结果,设计并实现轻便型航空磁梯度张量采集系统,完成系统性能评估与测试工作。采集系统由采集模块、路由器模块、嵌入式PC主控模块、人机交互模块与电源模块等组成。嵌入式PC通过TCP/IP协议与采集模块通信,完成磁场信息及采集模块设置指令的传输,并通过串口,获取惯导信息;人机交互模块采用外接显示屏和鼠标的方式,创建虚拟仪器面板,提高系统的人机交互性。利用模块化的思想实现了系统的软件部分,先分为三个实验系统,每个子系统下又有具体的功能模块。并针对采集系统的磁干扰、采集精度等进行评估,于室内外重复进行稳定性测试实验,确保采集系统满足野外勘测的要求。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】吉林大学

【学位授予年度】2017

【导师姓名】随阳轶

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