水下三分量磁力梯度答辩

水下三分量磁力梯度 探测系统设计与实现
导师：章雪挺
答辩人：王周
2018.3.16
目 录
系统设计 绪论
数据校正
1
3
5
4
6
总结展望
2
机制概述
系统测试
绪
课题背景 研究现状
论
课题背景
01 必要性
由于陆地尖锐的资源问题和海洋丰富的自然资源， 海洋权益的维护，各国开始部署海洋开发。
02 独特性
ຫໍສະໝຸດ Baidu
三分量磁力梯度测量能提高对叠加磁异常的辨识 度且结果不受自然现象的影响。
对互校正和船磁效应的研究不深
数据传输的可靠性有待提高
结合其他传感器数据进行数据分析
THANKS
谢谢您的聆听 恳请批评指证
03 现实性
西南印度洋的10000平方公里的硫化物矿区和东 北太平洋近7.3万平方公里的多金属结核矿区
研究现状
澳大利亚 2010年，Keenan等人提出了一种长 基线片式磁力梯度测量系统。 美国 美国托马斯沃森研究中心使用亥姆 霍兹线圈分别反馈的磁通门探头研 制出了梯度仪。 中国 2014年中船重工715研究所推出了 RS-HC3磁力梯度探测系统
教研室测试
模块测试
水密性测试
系统联调
屏蔽筒测试
地磁台对比测试
2
装舱测试
1
裸板测试
地磁台对比测试
裸 板 测 试
装 舱 测 试
现场测试
数据校正
误差分析 自校正方法 互校正方法 船磁效应校正方法
误差分析
安装误差 刻度因子误差
1
误差 分析
问题分析
模型建立
传感器自身误差
非正交误差
硬磁误差
2
传感器之间误差
t时刻的群体极值
判断终止条件
Y
N
惯性权值
结束
粒子群算法
惯性模块
表征粒子有维持自身 上一时刻速率的趋势
社会模块
表征粒子之间协调与交 流群体的历史经验
认知模块
表征粒子有向自身历史 最佳位置靠近的趋势
遗传算法
初始化，计算适应度 随机实数编码
开始
初始化，编码
计算适应度
选择
轮盘赌的方式
轮盘赌选择 计算自适应交叉概率， 交叉
3
船磁效应
航向 缆长
自校正方法 A
粒子群算法
B
C
遗传算法
混合算法
粒子群算法
开始
第i个粒子在t时刻的速率
初始化速率、位置值
第i个粒子在t时刻的位置
根据目标函数计算 适应度
确定个体极值 Pbest 群体极值Gbest
第i个粒子在t时刻的个体极值
更新速率Vi t 1 位置X i t 1
机制概述
磁传感器简介 勘探机制
勘探机制
磁法勘探机制
dl (r1 sin d, r1 cosd,0)
U
0 I dl 4 R
U U U ,Y ,Z x y z
X
磁梯度测量机制
2U 2U 2U 0 x 2 y 2 z 2
计算自适应变异概率， 变异，产生新种群
gen=gen+1
交叉
随机确定杂交点，混合交叉
保存每代最优个体
变异
gen>genmax
N
Y 选择最优个体， 输出参数
结束
混合算法
互校正方法
目标函数
船磁效应校正方法
水 平 磁 矩
垂 直 磁 矩
校正结果分析
Y 轴梯度值 X 总梯度值 Z
总结展望
传感器初始对准问题，改进自校正算法
数据传输 存储异常 N
N
Y
建立异常日志
系统出现异常 Y
结束
嵌入式软件流程图
调试监控软件实现
嵌入式系统
数据接口层
通信接口接收 /发送数据 数据存储程序 解析通信数据 配置系统状态 信息下行 数据显示层
数据库
业务处理层
按键状态 数据显示界面 界面切换
调试监控软件框架图
系统测试
教研室测试 地磁台对比测试 现场测试
系统设计
系统框架 系统硬件 系统软件
系统框图
电源电路
DCDC降压电路
负电压输出电路
模数转换电路
系统软件
嵌入式软件实现
1
2
调试监控软件实现
3 校正算法研究
嵌入式软件实现
开始
资源初始化配置 中断配置
启动实时时钟 启动数模转换
通信中断触发 Y
N
等待置位中断标志
提取有时间信息的三分量磁力梯度值；通过 RS485 发送数据至上位机或保存到SD卡中