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基于巨磁阻抗效应磁测传感器及地磁匹配算法研究

作　者: 孙鑫
导　师: 马广程
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: GMI效应磁传感器地磁模型地磁匹配
分类号: P318
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

地磁导航作为一种新型导航方法,具有隐蔽性好、实用范围广、简单可靠、精度高并且造价低等优良特性,它既可以独立导航,又可以与其它导航方法相结合进行组合导航,满足未来导航系统的发展要求,具有巨大的应用潜力。地磁导航关键技术主要包括三个部分:新型微磁传感器的设计;地磁模型的描述和地磁图的建立;地磁导航匹配算法的研究。本文的研究内容是以预研项目为背景,对地磁导航关键技术进行了积极地探索。首先,本文中针对传感器的核心部件非晶丝及其巨磁阻抗特性进行了研究,得到非晶丝巨磁阻抗效应的机理及其驱动频率特性。在此基础上,设计、实现了基于非晶丝巨磁阻抗效应磁测传感器的硬件电路,并在地磁场和磁屏蔽标定设备中对传感器进行标定和测试,通过分析和总结测试结果,达到了传感器设计的预期目的。然后,研究了地磁匹配算法的有关内容。这一部分先是对地磁场和地磁模型进行研究,并通过仔细研究国际地磁和高空物理协会提供的地磁模型——国际地磁参考场(IGRF),编制计算地磁场的程序,生成了地磁匹配所使用的地磁图。最后,对地磁匹配算法进行研究和仿真,研究主要是针对地磁辅助惯导组合导航中的地磁匹配算法。本文中研究了采用基于地磁图的ICP算法实现地磁匹配定位的方法,并在生成的地磁图上对算法进行了仿真,取得了较好的仿真结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题的来源、研究背景及意义  8-11
    1.1.1 课题来源  8
    1.1.2 课题研究背景及意义  8-11
  1.2 课题的国内外研究概况  11-13
  1.3 论文主要工作及内容  13-14
第2章非晶丝巨磁阻抗效应研究  14-23
  2.1 磁学基础知识  14-16
    2.1.1 物质的磁性  14
    2.1.2 磁性材料的分类  14
    2.1.3 磁性各向异性  14-15
    2.1.4 磁畴结构  15-16
  2.2 非晶态合金  16-17
    2.2.1 非晶态合金的概念  16
    2.2.2 非晶态合金的特点  16-17
  2.3 非晶丝的巨磁阻抗效应  17-21
    2.3.1 巨磁阻抗效应的发现  17-18
    2.3.2 非晶丝GMI效应的机理  18-21
    2.3.3 非晶丝GMI的理论计算  21
  2.4 驱动电流频率与GMI效应的关系  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章 GMI效应磁测传感器设计  23-43
  3.1 磁测传感器概述  23-24
  3.2 传感器工作原理  24
  3.3 传感器电路设计及实现  24-36
    3.3.1 非晶丝的选取  24
    3.3.2 信号发生电路  24-28
    3.3.3 前置放大电路  28
    3.3.4 峰值检波电路  28-31
    3.3.5 低通滤波器  31-34
    3.3.6 传感器的实现  34-36
  3.4 传感器性能测试与分析  36-42
    3.4.1 地磁场中实验结果  36-38
    3.4.2 磁屏蔽设备中实验结果  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章地磁匹配算法研究  43-62
  4.1 地磁模型  44-52
    4.1.1 地磁场简介  44-47
    4.1.2 国际地磁参考场  47-49
    4.1.3 地磁图  49-52
  4.2 地磁匹配算法  52-61
    4.2.1 ICP算法基本理论  52-54
    4.2.2 匹配算法原理  54-58
    4.2.3 匹配算法仿真  58-61
  4.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68

基于巨磁阻抗效应磁测传感器及地磁匹配算法研究

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