铯磁力仪与载体匹配技术的研究

《铯磁力仪与载体匹配技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ClassifiedIndex:（TimesNewRoman）U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.Eng（TimesNewRoman小二号）TheStudyofMatchingTechnologybetweenCsMagnetometerandVehicle（TimesNewRoman二号）Candidate:ZhangYang（TimesNewRoman小四号）Supervisor:Prof.KangChongAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineerin

2、gSpecialty:MechanicalandElectricalEngineeringDateofSubmission:June,2012DateofOralExamination:October,2012University:HarbinEngineeringUniversity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、数据和文献的引用已在文中指出，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已经公开发表的作品成果。

3、对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已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）：日期：年月日哈尔滨工程大学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

4、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。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□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）：导师（签字）：日期：年月日年月日铯磁力仪与载体匹配技术研究摘要基于人类对大自然不断的探索、发现以及实际应用的需要，地球磁场以及地磁导航的研究正逐渐成为导航领域的研究热点。通过近几十年的快速发展，已经证明地磁导航具有无源、无辐射、全天时、全天候、全地域、能耗低等优良特征，并且地磁场为矢量场，在地球近地空间内任意一点的地磁矢量都不同于其它地点的矢量，且与该

5、点的地理经纬度存在一一对应的关系。因此，地磁场为航空、航天、航海以及潜航提供了天然的坐标系。本文以国际科技合作项目为背景，研究了地磁导航中的一些关键技术，包括铯光泵磁力仪机理、地磁导航中载体自身消磁技术、磁补偿方法以及载体与磁力仪匹配技术。研究工作主要是下面3个方面：1、为了获得磁力仪与水下载体的最佳匹配点，本文在局部区域进行了地磁测量，并通过克里金插值法重构地磁图。在地磁图中的平缓区域进行水下载体对周围磁场影响实验。结果表明，在所选择的空间中，在未放置和放置水下载体时，磁场变化极为明显，同一位置的测量点相差可达2700nT以上。

6、可见在水下地磁测量时必须考虑水下载体自身磁场的影响，为此我们在载体空间的8个平面进行了8方位载体磁测实验，并通过相关系数法进行了数据分析，得到了2个铯磁力仪与水下载体的最佳匹配点，使铯磁力仪间的差值受载体磁场影响较小。2、常用的消磁方法是以消磁线圈进行消磁，属于“硬补偿”，该方法工序繁琐，设备复杂，受限制较多。本文则主要研究“软补偿”，即在相关匹配的基础上，将水下载体进行水下360°旋转磁测实验，分析了在不同航向上水下载体对铯磁力仪的影响，从而得到水下载体自身磁场的消磁方法，给出不同航向上每个磁力仪测量值的补偿方法，更加真实的还原

7、水下地磁场值，为高精度水下地磁导航及建立水下地磁图打下基础。3、分析了铯原子在磁场中发生塞曼效应而形成塞曼子能级的过程，给出了铯光泵磁力仪的理论分析和系统设计，通过光学布洛赫方程详细解释了在激光抽运时，铯原子各塞曼子能级粒子数随时间演化的过程。可以发现原子在磁场中作拉莫尔进动，而其态矢量在各个塞曼子能级上的分布也同时作一定的周期性变化，当态矢量偏离初始时刻时，由于布居数的改变将对光抽运造成影响，并对入射光的吸收发生显著变化。分析计算了铯原子中各塞曼子能级粒子数变化的速率方程，由此获得了基态和激发态各能级粒子数随时间演化的函数，从而

8、在理论上解释了铯光泵磁力仪的工作机理。关键词：地磁导航；铯磁力仪；水下载体；消磁算法；匹配技术哈尔滨工程大学博士学位论文铯磁力仪与载体匹配技术研究ABSTRACTBasedontheconstantexploration,discoveryandp