电磁定位系统中远场、近场的算法及实验研究

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1、北京交通大学硕士学位论文电磁定位系统中远场、近场的算法及实验研究姓名：潘朝霞申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：王毅20050101北京交通大学硕士学位论文y741634电磁定位系统中远场、近场的算法及实验研究摘要我国显示／瞄准系统(HelmetMountedDisplay／HelmetMountedSight--HMD／HMS)的研制工作起步较晚，目前只是研制出电磁式和光电头盔瞄准具原理样机，与国外先进水平相比差星臣很远。电磁定位系统就是来源于头盔显示／瞄准系统中的瞄准具部分。本文采

2、用最常用的电磁场法来测量接收天线运动位置，以接收天线的方向和位置的确定为主线，围绕每个环节的信号测量以及瞄准线远近场算法展开研究；并且构建简单系统来做一系列试验以验证该算法是正确的。本文以最基本的电磁场磁偶极子的数学模型入手，为了避免涡流采用了直流脉冲激发电磁感应建立空间磁场。在算法部分分别研究了在远场和近场情况下瞄准线((LightofSight--LOS)的算法，远场时近似为磁偶极子，近场时不能近似的情况下引入了勒让德多项式来计算。本文研究的系统主要由发射天线、接收天线、硬件控制板和上位机组成。硬

3、件部分主要以AVR系列单片机一--Atmagal6L为控制核心，对发射天线输入电流，对北京交通大学硕士学位论文接收天线感应到的信号进行采集，最后通过串口传入上位机(PC机)中进行计算和显示。无论是头盔瞄准具还是电磁定位系统，都是一个非常复杂的系统，本课题的研究是瞄准线的电磁场法的基本实现，可以为以后的继续研究提供很好的平台和实验数据。关键字：HMD／HMS，电磁定位系统，勒让德多项式，四元素JJ北京交通大学硕士学位论文THEALGoRITHMANDEXPERIMENTFOREAR．FIELDANDNE

4、AR．FIELDINTHEELECTRO剐【AGNETICoRIENT篷rIoNSYSTEMABSTRACTTheHelmetMountedDisplay／HelmetMountedSight(HMD／HMS)wasknowntopeopleabout80yearsago．TheHMD／HMSplaysanimportantroleinmodernbattleplane．TheLOS(1ineofsight)detectingequipmentisthecoreofHMD．Inchina，theHMD

5、／HMSstudywasbegunatthe80’S，butwehaveonlyspecimenaboutelectromagneticandelectro—opticalHMS，whichiSbehindtheinternationalstandard．Themeasuringmethodofelectromagnetictime-divisionisusedintheelectromagneticorientationsystemwhichcomesfromtheHMD／HMSappliedint

6、hebattleplaneanddetectstheorientationofthepilot’Shead．Thissystemmeasurestheorientationofthesensor．Thesource，thesensor,thecontrolpanelandtheuppermachineconstitutethesystem’Shardware．Atmegal6ListheCPUinthecontrolpanel，whichCalltransmittheDCelectriccurrent

7、pulsetothesourceandatonetimedetecttheinducedsignalwiththeSeNSOLBecauseiftransmittingCUrrentisACsignal，itwillcauseeddycurrentinmetalobjectsIll北京交通大学硕士学位论文nearly．Thiswillinterferewiththemagneticfieldexcitedbytransmittingsignal．Thenewquaternionalgorithmisq

8、uotedinthealgorithmofLOS．Inthenearfield，givethemathematicalmodelformagneticdipolecalculationandanalysisofproblemsinthecurrentmodel．Whencalculatingthenearfield，thispaperadoptsthemodifiedmethodwithLegendrepolynomials．Thesimulationr