[发明专利]一种对三轴磁传感器的旋转体误差补偿及实验方法

说明书

本发明公开了一种对三轴磁传感器的旋转体误差补偿及实验方法，根据旋转体实际所处环境分析误差来源以及建立包含温度与环境影响的误差模型；采用椭球拟合对旋转体环境误差进行补偿；采用无磁转台以及平面旋转采点的方法对实际地磁传感器进行补偿验证。本发明有效的解决了环境磁场以及安装位置对传感器输出的影响，可以实现在磁环境干扰下对三轴磁传感器的旋转体误差标定。

技术领域

本发明涉及一种对含误差数据进行处理的方法，具体涉及一种对三轴磁传感器的旋转体误差补偿及实验方法。

背景技术

现在的智能导航、飞行体的制导控制等项目越来越多利用地磁来实现姿态测量、获取旋转体姿态信息。地磁场属于弱磁场，磁传感器极易受到外部磁场的干扰，且磁传感器本身也存在着工艺、安装等误差。为了得到可靠的，高精度的导航信息，必须对磁传感器进行有效的误差标定与补偿。椭球拟合标定方法和最小二乘法因其简单、易实现的特点可在实际工程中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对三轴磁传感器的旋转体误差补偿及实验方法，基于工程应用的角度，能够实现消除安装环境及制造工艺对磁传感器的干扰，降低测量误差。

实现本发明目的的技术方案为：一种对三轴磁传感器的旋转体误差补偿及实验方法，根据旋转体实际所处环境分析误差来源以及建立包含温度与环境影响的误差模型；采用椭球拟合对旋转体环境误差进行补偿；采用无磁转台以及平面旋转采点的方法对实际地磁传感器进行补偿验证。

进一步的，采用两个两轴的传感器正交放置来采集三轴地磁数据，磁传感器的误差主要来源自四个方面：旋转体环境误差、不正交误差、灵敏度误差、零漂误差。

进一步的，误差模型表现为：

[H_x(T) H_y(T) H_z(T)]^T是三轴地磁理论输出值，是有环境干扰下并受传感器自身影响的地磁输出值；旋转体系数矩阵，考虑了传感器的灵敏度误差与安装误差，G＝[g_x0,g_y0，g_z0]^T为旋转体偏置矩阵，体现的是零位误差。

进一步的，在考虑温度情况下的误差模型为：是在温度T下的三轴地磁实际输出值，C和B矩阵分别是温度误差的温漂比例系数矩阵和传感器的温度零偏系数矩阵。

进一步的，采用二次多项式拟合对温度影响进行补偿，采用基于最小二乘法的椭球拟合对旋转体环境和传感器自身误差进行补偿。

进一步的，将三轴磁传感器的理论输出值由于制造误差的存在，原本构成的球面畸变成原点平移的椭球面。而地球磁场在短时间内可视为一个恒定磁场，因此地磁场强度H可视为一常量，从而有H^TH＝(H′-G)^TM(H′-G)，其中M＝A^TA，H^TH为常数，A为旋转体系数矩阵，G是旋转体偏置矩阵，

进一步的，采集数据时，将三脚架中心点对准初始设定的地磁测量原点，无磁转台水平放置在三脚架上，调整三脚架每个脚的伸缩程度保证旋转体支撑平面平行于水平面，三脚架和转动平台均由无磁材料制成。用四个滚珠轴承支撑旋转体，将装有三轴磁强计的组件安装在头部，外接数据线与采集设备连接。转台和旋转装置可以分别模拟组件的俯仰、偏航和滚转方向的角度变化。

进一步的，采集地磁数据时，无磁转台在水平面内从磁北方向开始顺时针均匀转动8个45°度，在每个角度上分别顺、逆时针转动旋转体一分钟。验证标定方法时，上位机将计算得出的旋转体补偿系数发送给旋转体，旋转体经过嵌入式计算机解算后输出实时采集的补偿后的三轴地磁值，上位机进行采集后验证补偿后地磁值的正确性。