收藏本站
《吉林大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

六自由度电磁定位矢量信号收发技术研究

白洋  
【摘要】:六自由度电磁定位是一种利用电磁信号来确定目标物体位置与姿态的技术,它不但可以获得更完善的目标位置信息与姿态信息,还具有不受视线阻挡限制和在空间中移动方便等优点,广泛应用于虚拟现实、医疗器械、生物力学和运动分析等领域,是电磁定位领域的研究热点之一。六自由度电磁定位装置中的矢量信号收发技术是获得稳定、精确的目标信号的基础,对高精度定位装置开发具有重要意义。 本文重点研究六自由度电磁定位系统中的矢量信号收发技术,根据电磁感应定律和旋转矩阵定位算法,制定了电磁定位收发装置的设计方案。通过分析信号的频率、幅值等特性,确定传感器的结构参数,设计了合理的发射和接收矢量传感器。设计并开发矢量信号收发电路,集成在DSP定位参数计算平台上进行性能测试。 主要内容及贡献如下: (1)分析了磁偶极子模型以及法拉第电磁感应定律、毕-萨-拉定律、旋转矩阵定位算法的基本理论,在此基础上制定了六自由度电磁定位收发装置的实施方案。搭建六自由度电磁矢量信号收发装置,设计并实现了幅值放大电路、功率放大电路、信号选择电路和过压保护电路。 发射端电路采用LM833芯片实现信号的幅值放大,放大倍数为2.5倍,SSM2211芯片实现功率放大,放大倍数可以达到2倍,采用SP721AG芯片实现对电路的过压保护,保护的电压范围最高可达30V。接收端电路同样经过一个SP721AG过压保护电路,再通过MAX4582芯片对接收信号进行分时选择,再经过一个仪表放大器INA163UA芯片进行滤波放大,放大倍数可以通过调节接入电路的电阻进行改变。根据收发电路的设计方案,焊接了PCB电路板,并对电路进行调测,最终得到理想的正弦信号。 (2)设计并实现三轴正交感应线圈传感器,先通过理论计算获得传感器线圈匝数、直径等结构参数,再实际绕制并进行实验调测修正,最终确定发射传感器尺寸为10cm*10cm*10cm,计算三轴电感值分别为902H,837H和813H,接收传感器的尺寸为10mm*10mm*10mm,三轴电感值分别为29H,30H和31H,均采用无磁芯结构。 (3)将上述电路集成到DSP定位参数计算平台,对六自由度电磁定位收发装置进行了整体实验测试,固定发射传感器位置,针对接收传感器选取10个不同的测试位置,获取坐标上的距离信息,通过改变固定位置的物体姿态,获取姿态信息,对比定位结果与目标实际位置、姿态得到定位误差,分析误差产生原因并提出改进措施。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212;O441.3

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 徐彤,王涌天,阎达远;用于虚拟现实的六自由度电磁跟踪系统[J];北京理工大学学报;2000年05期
2 殷勤;陈彬;熊润;杨小栓;;六自由度电磁跟踪系统远场模型的修正[J];传感技术学报;2010年02期
3 孙胜利;闫达远;赵春晖;;六自由度磁跟踪器的研究[J];电子测量技术;2000年01期
4 于颖杰;矢量信号分析仪[J];国外电子测量技术;2003年05期
5 王洛印;胡化凯;;电磁感应定律的建立及法拉第思想的转变[J];哈尔滨工业大学学报(社会科学版);2009年03期
6 任来平,赵俊生,侯世喜;磁偶极子磁场空间分布模式[J];海洋测绘;2002年02期
7 汪莹;陈彬;殷勤;;DSP在六自由度电磁跟踪系统中的应用[J];军事通信技术;2007年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王琳;刁嫣妲;李荣震;孟艳萍;朱连成;;单端反激式双输出开关电源设计[J];辽宁科技大学学报;2010年02期
2 吕梁;樊树江;吴峻;;基于电涡流法的直线同步感应电机气隙检测[J];兵工自动化;2005年06期
3 敖宏奎;王宏力;侯青剑;孙渊;;弹道导弹轨迹发生器的设计[J];兵工自动化;2007年08期
4 曹立佳;颜诗源;张胜修;;基于Simulink的巡航导弹INS/CPS组合导航仿真[J];兵工自动化;2007年12期
5 丁涛;赵忠;;捷联惯导系统的误差角关系与推导[J];兵工自动化;2007年12期
6 黄雪妮;赵忠;杨利兰;;游移方位激光捷联惯导系统传递对准方法[J];兵工自动化;2011年05期
7 韩永根;;一种惯性导航与瞄准线稳定组合的陀螺平台设计[J];兵工学报;2009年02期
8 李遗;李召;刘军晨;;近程导弹瞄准线转动角速度预测模型及误差分析[J];兵工学报;2009年11期
9 吴志亮;张合;;小口径引信膛内感应储能磁场穿透特性[J];兵工学报;2010年10期
10 刘明雍;胡俊伟;李闻白;;一种基于改进无迹卡尔曼滤波的自主水下航行器组合导航方法研究[J];兵工学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 严恭敏;严卫生;徐德民;;逆向导航算法及其在捷联罗经动基座初始对准中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 张泽;段广仁;;超定条件下基于星敏感器的姿态确定[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张雪辉;王化祥;何永勃;;电阻与电容双模态过程层析成像系统的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 尚松田;邓志红;付梦印;王瑞涛;莫凡;;单轴旋转调制对光纤陀螺惯导系统精度的影响分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 高伟熙;缪玲娟;沈军;;一种分段快速捷联惯导静基座自对准新方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 贾建芳;;低成本MIMU/GPS组合导航系统的序贯滤波技术[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 郝士林;郝小宁;;坐标转换误差对武器系统目标指示精度影响的分析[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
8 刘刚;郭美凤;崔晓伟;张嵘;;GNSS/INS深组合系统实现架构与仿真[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
9 张金亮;秦永元;梅春波;;基于MEMS惯性技术的鞋式个人导航系统[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
10 赵云旭;赵小明;翁海娜;;一种基于方位信息的微机械 IMU标定方法[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
7 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
8 杨建强;四频差动激光陀螺相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 章大勇;激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 刘义;对抗条件下被动雷达制导技术及效能评估方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋盼;地下磁导航系统的磁源设计[D];南昌航空大学;2010年
2 朱志斌;基于金属材料的扰动磁场检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张柯;逆变式磁粉探伤机的关键技术研究[D];郑州大学;2010年
4 吴志中;航空液压系统压力模块动态特性的研究[D];郑州大学;2010年
5 崔运涛;基于ARM+DSP的捷联航姿系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 孙柏虹;基于MEMS的捷联航姿系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 闫超;超紧SINS/GPS组合导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐彤,王涌天,阎达远;用于虚拟现实的六自由度电磁跟踪系统[J];北京理工大学学报;2000年05期
2 郝绚丽,唐庆玉,刘凯;电磁跟踪器在人体骨骼虚拟现实教学系统中的应用[J];北京生物医学工程;2002年03期
3 徐彤,王涌天;虚拟现实系统中六自由度电磁跟踪算法的改进[J];传感技术学报;2000年03期
4 梁婧;简述电磁感应定律的建立[J];大众科技;2005年12期
5 朱武,金长善,蔡鹤皋;提取超声换能器特征信号的自适应滤波器的设计[J];电子技术应用;1999年08期
6 曾凡,朱建太;刚体姿态仿真方法研究[J];航空计算技术;2003年03期
7 邓晶,藏惠林;应用四元数理论确定头盔瞄准系统的瞄准线[J];火力与指挥控制;1992年04期
8 张求知,王永年,左明,彭年,叶小峰;电磁式时分制头盔显示器瞄准线算法的改进[J];火力与指挥控制;2002年02期
9 任来平,赵俊生,侯世喜;磁偶极子磁场空间分布模式[J];海洋测绘;2002年02期
10 戴逸松;测量低信噪比电压的数字相敏解调算法及性能分析[J];计量学报;1997年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 包建孟;胡超;林卫星;王文虎;王涛;;平面电磁定位跟踪系统[J];传感技术学报;2014年04期
2 向茜;王世庆;李建;;6D电磁定位导航系统研究[J];科技信息;2014年15期
3 张卓;;虚拟现实技术在电磁定位中的应用[J];河南科技;2013年23期
4 聂金鸿;;关于电磁定位方法应用于输电线路工程复测的设想[J];广东科技;2011年22期
5 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王皓;江国泰;;三维电磁定位技术在临床工程中的应用[A];中华医学会医学工程学分会第八次学术年会暨《医疗设备信息》创刊20周年庆祝会论文集[C];2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 董三军;射击仿真训练系统中的电磁定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 师晓宙;电磁定位系统的研究和实现[D];天津大学;2012年
3 韩玉琪;基于电磁定位跟踪器的分娩监护技术的研究[D];暨南大学;2010年
4 白洋;六自由度电磁定位矢量信号收发技术研究[D];吉林大学;2015年
5 李雪丽;计算机实时监测的电磁定位系统的研究[D];北京交通大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026