基于椭圆旋转的磁传感器误差补偿算法

针对硬磁干扰和软磁干扰条件下的磁罗盘误差补偿问题,对传统的误差椭圆假设模型进行改进,提出一种基于椭圆旋转的磁传感器误差补偿算法。分析磁罗盘误差产生的因素,并建立椭圆旋转数学模型。采用非线性最小二乘拟合算法推导出误差补偿参数公式。利用Honeywell双轴磁阻传感器的测量值和椭圆旋转拟合的算法,对两轴磁传感器进行测试标定与误差补偿。实验结果表明,椭圆旋转算法能够有效补偿外部磁场产生的硬磁干扰和软磁干扰,与传统的椭圆模型补偿算法相比,该算法测得的航向角最大误差从2.0°减小到0.4°。     

车载导航系统中航向信息融合技术研究

为了提高运动载体航向测量的精度,针对角速率陀螺误差随时间积累和磁罗盘易受外界磁干扰的问题,设计了磁罗盘、角速率陀螺和GPS航向信息融合方案.文中分析了磁罗盘、角速率陀螺和GPS的误差特性,进行了误差建模,构建了综合滤波模型,然后根据GPS可能出现的信息失落、遮挡等问题,采用一种能够检测磁罗盘低频磁干扰,并对干扰误差进行剔除的前置检测环节(PDL).通过仿真实验可知,本文研究的信息融合算法不仅能够有效地抑制磁罗盘高频磁干扰以及角速率陀螺的积累误差,同时也可很好地抑制磁罗盘的低频干扰误差,可以给运动载体提供较高精度的航向信息,且在GPS信号质量不好的情况下,基于PDL的补偿滤波可作为一种辅助方案,保证载体在较长时间内保持较高精度的航向.     

霍尔罗盘误差补偿算法及实验分析

研究了锑化铟(InSb)霍尔罗盘中的椭圆误差补偿问题.文中详细分析了基于椭圆假设的罗盘误差补偿算法,使罗盘具备了自动误差补偿和自动校准功能.实验结果表明.利用这种算法的霍尔罗盘精度达到了±2.46°,基本达到了实用要求.本文还详细分析了影响罗盘精度的原因和以后改进的措施.     

磁罗盘误差分析及补偿

磁罗盘已被广泛地应用在民用及军事领域,误差补偿是磁罗盘研究中的一个关键技术.在分析磁罗盘误差的基础上,主要针对对磁罗盘影响最大同时最难控制的磁罗差,提出了一种基于BP网络的补偿方法,并建立以测量航向角为输入、补偿后航向角为输出的三层BP网络模型.实验证明,用该方法可以较好地补偿磁罗差且补偿后航向误差均方差仅为0.392 55.     

三轴磁罗盘高精度误差补偿算法研究

介绍了倾斜补偿下三轴磁航向测量的基本原理,分析了航向误差的形成原因。根据罗差分解和正交修正基准轴的概念,本文提出了一种基于二次正交修正的高精度磁航向误差补偿算法,该方法具有补偿精度高,算法简单等优点。文章给出了该算法应用于HMR2300型磁罗盘进行航向测量的实验结果,说明了该算法的可行性和有效性。     

一种磁阻式电子罗盘测试和标定方法研究

在分析了影响磁罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源,针对罗差误差,提出一种椭圆假设补偿法与最小二乘法求补偿系数相结合的方法对电子罗盘进行标定。实验验证了最大误差达34.2°的电子罗盘系统经过标定补偿后误差降至3°以内,能基本满足一般导航系统的要求。该方法也适用于其他磁罗盘的标定。     

三轴磁罗盘的高精度误差补偿算法研究

介绍了倾斜补偿下三轴磁航向测量的基本原理,分析了航向误差的形成原因.根据罗差分解和正交修正基准轴的概念,本文提出了一种基于二次正交修正的高精度磁航向误差补偿算法,该方法具有补偿精度高,算法简单等优点.文章给出了该算法应用于HMR2300型磁罗盘进行航向测量的实验结果,说明了该算法的可行性和有效性.     

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。     

由椭球到圆球的磁传感器补偿技术

针对低成本电子罗盘在大倾角情况下航向角误差急剧增大这一问题,将误差的补偿假设为由椭球到圆球过程.研究了基于姿态误差矩阵补偿的校正算法,将电子罗盘的补偿技术由平面椭圆补偿拓展到空间椭球补偿.通过最小二乘法、牛顿法、最速下降法等手段求解得到了最终的姿态误差矩阵.通过实验可以证实:此方法可以有效减小电子罗盘在大倾角情况下的航向误差,并且具有成本低、简单和可靠性高等优点.     

基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。     

基于椭圆假设的分步迭代参数估计法的应用

基于椭圆假设的参数估计目前是解决数字式磁罗经误差校正问题的较为先进的方法,然而对该方法中的非线性参数估计问题采取了扩展卡尔曼滤波的办法来解决,这造成误差在测量过程中的发散。本文提出了分步迭代参数估计算法来解决此问题的思路,即把待估计的非线性参数组合成线性参数,用卡尔曼滤波进行状态估计后,通过Gauss-Newton法解得原非线性参数。实验结果证明了新方法的优越性。     

三轴磁阻电子罗盘的设计和误差补偿

设计了一款具有倾斜补偿功能的三轴磁阻电子罗盘,并对样机系统做了误差补偿。本系统以磁阻传感器HMC1043和MEMS加速度传感器ADXL203为信号采集模块,以MSP430F149单片机为信号处理模块,分别获取、处理磁场和重力加速度信息,并通过液晶显示模块LCM6432ZK显示载体的航向角和姿态角。结合经典的椭圆假设法和傅里叶级数模型,对系统的误差进行补偿。实验结果表明,设计的磁阻电子罗盘实现了集成化和智能化,能实时显示载体的航向角和姿态角,航向误差可稳定在±0.6°以内。     

基于RBF神经网络的全姿态磁航向误差建模与补偿

对磁罗盘系统误差和目前多数文献所提出的全姿态磁航向误差补偿方法的不足进行了分析.针对具有一定俯仰角或横滚角的磁罗盘系统磁航向误差建模和补偿问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的修正方法,并与BP神经网络方法进行了比较.在分析算法原理的基础上进行了实验仿真,结果表明:采用RBF神经网络在明显提高网络收敛速度的基础上,大大减小了全姿态磁航向误差,校正效果优于BP神经网络.     

偏差最小的四心圆近似椭圆作图法

以曲线的等距线距离为度量,得到近似椭圆与精确椭圆的偏差估计,并给 出了偏差与半轴长的显示表达式。通过符号计算和回归分析,提出一种偏差最小的四心圆近 似椭圆作图法。新方法易于通过尺规作图实现,可用于编制数控机床中加工椭圆零件的插补 程序。     

基于GPSOne和航位推算的定位算法研究

根据行人导航的原理,提出一种适合消防员定位的航位推算算法,并结合GPSOne对消防员的定位信息进行随时更新,以校正由航位推算引起的累积误差,并且可以实现室内外的无缝定位。用加速度计对消防员进行步态辨识,电磁罗盘测量其航向角,并用三轴陀螺仪对航向角进行修正。区别于常用的线性和非线性计算步长的方法,提出一种全新的由速度和频率确定位置增量的步长计算方法,经验证,该算法具有较高的定位精度。     

基于DSP的微型飞行器磁罗盘

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)的微型飞行器(MAV)磁罗盘,它包括S/R电路,三轴磁阻传感器、信号调理电路和DSP。为了使传感器达到最高的精度,设计了S/R开关电路,消除了高磁场对输出的影响和温度变化引起的偏置误差。详细分析了磁罗盘的误差来源,给出其误差模型,并提出一种非线性、两步补偿算法,此算法也适用于其他存在比例、偏置和非正交误差的二维或三维传感器。经实验测试,该微型磁罗盘误差小于1.2,°且具有体积小、重量轻、功耗低、工作可靠等特点。     

电子罗盘最佳椭圆误差补偿方法

摘要：电子罗盘的方位数据可作为导航系统的初始位置数据,然而,电子罗盘在实际使用中极易受到外界磁场环境的影响而产生罗差,有效的减少罗差是提高导航系统初始位置精度的一项技术措施。本文研究了电子罗盘的最佳椭圆误差补偿方法,并把该算法应用到实际SINS-GPS组合导航初始对中,给出了实施方案和罗差补偿数据。实验验证,最佳椭圆误差补偿算法有效的消除了罗差,该罗盘可以应用于普通导航初始位置对准及其它领域。