高精度磁罗经设计与实现

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1、万方数据万方数据分类号：UDC：密级：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)高精度磁罗经设计与实现硕士研究生：指导教师：学位级别：工程领域：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：王秉阳白涛讲师工程硕士控制工程自动化学院2018年05月2018年06月哈尔滨工程大学万方数据ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)TheDesignandImplementation

2、ofHigh—precisionMagneticCompassCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：EngineeringField：DateofSubmission：DateofOralExamination：University：WangBingyangBaiTao，LecturerMasterofEngineeringControlEngineeringMay．2018Jun．2018HarbinEngineeringUniversity万方数据

3、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：王象罗目日期：乃膳年6月6日学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨

4、工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。／I本论文帕在授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：王象P日导师(签字)：名孝日期：训孑年‘月6日z

5、018年6月6日万方数据高精度磁罗经设计与实现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

6、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stm32f4

7、07vet6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10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。关键词：磁罗经；误差补偿；椭球拟合法；航海实验；万方数据高精度磁罗经设计与实现Abstract

8、Whenavesselisnavigatingatsea，suchanalternativenavigationdevicewithamoderateaccuracyandstronganti-interferencecapabilityisrequiredforthemagneticcompass．Themagneticcompasswillencounteraverycomplicatedapplicationenviro