[发明专利]为磁力计提供校准或补偿的方法和系统

说明书

为磁力计提供校准或补偿的方法和系统。例如，补偿由于挖掘机的斗杆、动臂以及铲斗引起的磁力计扰动。补偿通过以下来执行：生成或获得可移动构件的磁模型，确定各个可移动构件的位置，计算估计的磁扰动，并且修改磁力计测量结果。

技术领域

本发明涉及磁力计补偿。具体地，本发明涉及但不限于补偿由于诸如例如来自工作设备的含铁部件的局部磁场而带来的、磁力计测量结果的变化。

背景技术

这里对背景技术的参考不被解释为这种技术构成常见共知常识的认可。

磁力计频繁用于许多应用中来测量地球磁场的强度和方向。通过将磁力计测量结果与磁北对齐，可以确定设备的航向。

能够以0.1゜以下分辨航向的现代的基于集成电路的磁力计可以以较低成本来构造。由于该原因，已经在传统导航用途之外采用磁力计，诸如关于机器控制。

地球磁场的弱特质意味着从磁力计测量结果计算的航向会容易被对地球磁场的扰动影响。这些扰动可能由于磁铁、含铁金属物体和/或电流(包括来自上面可以安装传感器的车辆的磁铁、含铁金属物体和/或电流)而引起。

由含铁物体引起的异常可以被分类为“硬铁”误差和“软铁”误差。硬铁误差是独立于任何外部施加的磁场的永久磁效应。软铁误差由于由外部施加的磁场引起的感应磁性而出现。通常，硬铁效应随着上面附接所述磁力计的物体旋转而作为磁力计测量结果上的固定偏移出现。相反，软铁效应引起与外部施加的磁场成比例的失真。

已经采用各种技术来使受这种扰动影响的磁场测量结果破坏最小化。例如，船长可以通过使用仔细放置的磁铁来校准船的罗盘，这些磁铁补偿了船的船体和任意有效载荷(诸如钢船运集装箱)的磁场效应。

类似地，已知的是通过将椭圆或椭圆体拟合到由传感器取得的测量结果的轨迹来校准磁力计。硬铁磁效应和软铁磁效应的组合使从磁力计取得的测量点的轨迹从球体失真到被定心为远离原点的椭球体。

椭球模型隐含地假定含铁物体在固定位置处且相对于附接到磁力计的传感器坐标系旋转。该模型已经被示出为是用于传统陆上车辆的良好近似，在传统陆上车辆上，存在很少的(若有的话)大至足以引起可测量效应的独立可移动含铁部件。

然而，在许多应用中，存在大至足以引起测量效应存在的独立可移动含铁部件。例如，在挖掘机中，动臂、铲斗以及斗杆会根据这些可移动含铁构件的位置和方位都引起基于磁力计的航向估计值中的显著偏差。在其他工作设备中，诸如反铲挖土机、推土机、平地机、前端装载机，雪道整理机、反铲挖土机、钻孔机、具有被拖器具的拖拉机、具有可移动回转台的坦克以及其他重型机械，可以观测到类似的效应。

在土木建筑和采矿机械的情况下，经常特别期望确定工作边缘(例如，挖掘机铲斗的凸缘)的精确位置。这可以使用机械连杆机构(诸如挖掘机的动臂、铲斗以及斗杆)的空间位置和/或角度来确定。

机械连杆机构的空间位置和/或角度的测量结果可以用于补偿由于机械连杆机构的移动而引起的磁偏差。一个方案是根据连杆机构的相对位置和/或角度来映射磁异常。虽然对较简单的移动参数是合理有效的(诸如对于旋转坦克炮塔)，但映射具有如出现在例如挖掘机臂中的关联运动的多个连杆机构的全部可能位置是不实际的。该问题对于具有可交换部件的设备(诸如具有不同工作器具的挖掘机)而加重。

由于含铁构件等(诸如挖掘机的臂)的移动引起的任何磁力计测量结果扰动明显地是不期望的，因为它会引入航向偏差误差并导致不争取的位置确定。可能可以通过使用非磁航向系统来克服这些磁力计测量扰动。然而，这种系统可能不是总是合适的，并且比基于磁力计的系统显著贵，这使得它们在商业上不是那么可行，甚至在许多应用中在商业上不能实行。

发明的目的

本发明的目的是提供克服或减轻以上所描述的缺点或问题中的一个或更多个或至少提供有用另选方案的磁力计补偿。