基于电罗经技术的磁罗经自差自动测定和校正系统

摘要

基于电罗经技术的磁罗经自差自动测定和校正系统是一个综合了电罗经和磁罗经技术的自差测定和校正系统.该系统采用磁阻传感器来直接敏感合成磁场求得罗航向与从电罗经获得真航向及磁航向相比较求罗经自差.其原理为:磁阻传感器敏感外界磁场,输出罗航向直流感应电压信号,送至A/D转换器进行转换,并经单片机计算处理得到罗航向度数值;对同步电机或步进电机罗经的信号处理,对比信号的变化关系,利用单片机进行累加计算形成电罗经数字航向,将其数字航向作为系统的真航向;将其罗航向的数字航向和真航向(电罗经数字航向)对比,得到罗经差,去掉磁差,得到自差,并通过单片机计算得到五个自差系数,并求各个航向上的自差,以至实现单片机对罗经自差进行软件修正.该系统通过研制、试验和实际测定表明,磁阻传感器系统输出航向误差小于0.5°,系统在利用电罗经对比法测定并校正磁差后,磁阻罗经输出航向信号误差约为1°.该系统也可消除船舶倾斜时对船舶自差影响;实时显示船舶的罗航向、磁航向以及真航向;同时该论文还综合比较其他磁罗经技术及其测校自差技术的方法,得出用与电罗经对比法测量自差特别适合对于大中型船舶校正磁罗经自差.该文最后对系统误差,以及系统的不足进行分析,也提出了初步改进方案.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1磁罗经技术的发展

1.1.1磁罗经发展

1.1.2磁罗经自差测校技术的发展

1.2基于电罗经航向数字化技术的智能航向测定系统的可行性

1.2.1传统的磁罗经自差测校技术的局限性

1.2.2利用电罗经航向测定自差和靠码头校正罗经自差的可行性

1.3.3系统的创新性

第2章磁传感器

2.1磁传感器的发展

2.2磁阻效应

2.2.1定义

2.2.2磁阻效应原理

2.3磁阻传感器

2.4置位/复位原理

2.5硬铁补偿原理

2.6数字磁罗经系统硬件设计

2.6.1数字磁罗经框图

2.6.2硬件实现

第3章电罗经航向数字化

3.1步进式分罗经数字转换

3.2同步式分罗经数字转换

3.3数字电罗经

3.3.1步进信号处理

3.3.2航向信号的处理

3.4硬件实现

3.4.1光电隔离电路

3.4.2相位比较电路

3.4.3反相器和滤波电路

3.4.4与门

3.4.5锁存电路

第4章单片机系统及其外围硬件设计

4.1系统的设计方案

4.1.1系统的总体设计思想

4.1.2系统的硬件组成框图

4.2系统备硬件模块设计

4.2.1电源模块

4.2.2 A/D转换模块

4.2.3微机系统

4.2.4显示及键盘模块

第5章自差系数的计算

5.1六航向法求取自差系数

5.2利用电罗经求自差

5.3利用规定八个等间隔罗经航向上所测自差求取自差系数

5.4五个自差系数的意义

5.5磁航向和真航向的计算公式

5.6利用自差系数在船靠码头时(单航向)校正自差

第6章系统软件设计

6.1程序的总体设计

6.1.1总体设计方案

6.1.2软件模块和6264存储空间的分配

6.1.3软件算法

6.2软件模块分步设计

6.2.1电罗经初始航向以及磁差输入软件模块设计

6.2.2工作于磁阻罗经方式的模块

6.2.3对比航向及自差计算软件模块

6.2.4五个航向自差系数计算模块

6.2.5倾斜自差修正模块

6.3本系统的测试结果

6.3.1系统测试的条件

6.3.2系统的测试数据

6.3.3系统测试结果

第7章系统的误差分析和系统缺陷分析

7.1磁阻传感器测量罗经航向信号的误差

7.1.1磁阻传感器感应输出电压与罗航向测试结果

7.1.2传感器本身固有的零误差

7.1.3磁阻电路不稳定引起的误差

7.1.4放大器的误差

7.2采用电罗经比对法测定自差引起的误差

7.2.1涡动误差对测定自差的影响

7.2.2计算误差

7.2.3船舶倾斜引起的误差

7.2.4船舶在码头用自差系数校正自差的误差

7.3系统精度评估

7.4系统的缺陷分析

7.4.1硬件的缺陷

7.4.2试验的缺陷

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

参考文献

附录