[发明专利]一种基于无线通信技术的地磁测量系统及其温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线通信技术的地磁测量系统及其温度补偿方法，属无线通信、数字信号处理及智能传感器技术等领域。

背景技术

随着人类的发展，导航定向技术已变得必不可少，无论是航空、航天、地质勘测，还是军事、航海、海洋勘测等都需要定向技术。定向技术在科学研究、工程运用方面有着非常重要的意义。现阶段的导航定位手段，主要有卫星导航、天文导航、地形匹配导航等几个类别。这些导航系统虽然应用较为广泛，但是各自都存在一些缺陷。卫星导航，以GPS为例，虽然导航精度很高，但是卫星信号容易受到干扰，容易造成遮挡效应，导致难以实现全地域导航。天文导航，容易受天气变化的影响。地形匹配导航，不仅受气候影响，在缺乏地貌特征的地区，将无法进行导航。

地磁场是矢量场，理论上近地空间任何一点都有唯一的磁场矢量以之对应，这为地磁导航的实现提供了基础。地磁导航，不受位置和环境的影响，而且是一种无源导航方法，在测量中没有电磁泄漏，在军事上有很重要的应用价值。而且地磁导航不会随时间累计测量误差，是一种很有发展前景的导航系统。

    但是现阶段在地磁导航中，存在如下问题：

1）现阶段地磁导航系统中的地磁测量模块，普遍使用磁通门技术或者普通磁阻材料，导致地磁场测量敏感度不够高，不能满足高精度地磁测量系统的需求。

2）由于价格因素，在普通地磁导航系统中，由于缺少运动测量单元，导航系统只能进行静态工作。在导航系统动态运行的过程中，将受系统运动加速度的影响，增大导航系统的姿态测量误差，从而大大降低导航系统的导航精度。

3）地磁敏感单元和后续处理单元通常是一体化设计，为了便于使用，这导致整个地磁导航系统将只能被安装于运载体的控制室附近。这将大大限制了导航系统安装位置的选择，同时控制室附近经常会有人员和物品的移动，而且有很多电子设备，很可能人为造成导航系统周围磁场的变化，从而导致地磁导航系统测量精度下降。

4）地磁导航系统通常随运载体工作于户外，工作环境温度变化很大，温度对传感器的影响，常常导致地磁测量系统导航精度的下降。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，提出一种基于无线通信技术的地磁测量系统及其温度补偿方法。在利用巨磁阻传感器作为地磁测量模块，大大提高地磁测量精度的基础上，结合三轴加速度传感器和磁编码器实现动态导航，同时应用无线传输技术将传感器模块和处理终端进行分体设计，大大扩展了导航系统的应用范围，最后结合基于遗传算法的Marr小波基Elman神经网络温度补偿算法实现了导航系统的高精度的温度补偿。

根据上述目的，本发明采用下述技术方法：

一种基于无线通信技术的地磁测量系统，由传感器部件和处理终端两部分组成。其特征在于：所述传感器部件是：磁编码器、温度传感模块和三轴重力传感模块通过三轴重力传感器温度硬件补偿模块连接微处理器，三轴巨磁阻传感模块通过三轴巨磁阻传感器温度硬件补偿模块和信号调理模块连接微处理器，微处理器还连接射频电路和编程接口，电池经电源管理模块为各器件提供工作电源；所述处理终端是一个ARM处理器连接以太网口、信号放大模块、射频电路、EEPROM、WIFI模块、液晶触摸屏和DSP，电源模块为各器件提供工作电源。

对于传感器部件，电池为微处理器和电源管理模块提供稳定电源，同时电源管理模块在微处理器的控制下周期性的为磁编码器、温度传感模块、三轴重力传感模块、三轴巨磁阻传感模块、三轴重力传感器温度硬件补偿模块、三轴巨磁阻传感器温度硬件补偿模块、信号调理模块、射频电路和编程接口提供稳定电源。磁编码器采集传感器部件的运行速度，温度传感模块采集温度信息，三轴重力传感模块采集重力信息并经三轴重力传感器温度硬件补偿模块补偿，三轴巨磁阻传感模块采集磁场信息并经三轴巨磁阻传感器温度硬件补偿模块补偿及信号调理模块处理后与速度信息、温度信息和重力信息一起传送给微处理器，微处理器进行信息整合后通过射频电路将数据无线发送给处理终端。

对于处理终端，电池模块为以太网口、信号放大模块、射频电路、EEPROM、WIFI模块、ARM处理器、液晶触摸屏和DSP供电。在数据发送过程中，ARM处理器将需要发送的数据通过信号放大模块进行处理后由射频电路发送；在数据接收过程中，ARM处理器从射频电路接收数据，并根据需要将数据送入EEPROM和DSP进行数据存储和数据处理。液晶触摸屏用于信息显示和命令输入，以太网口通过Internet实现处理终端与PC机之间的通信。所述WIFI模块通过无线模式实现处理终端与Internet之间的信息交换。