车用磁电子罗盘的研制

介绍了磁电子罗盘的设计。利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘。信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响。采用一周标定法实现电子罗盘的自动校准。对所研制的罗盘进行了室外试验,最大罗差小于1°。     

高精度磁电子罗盘的研制

介绍了磁电子罗盘的设计.利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘.信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响.针对干扰因素的特点,采用八位置标定法进行自动标定.对所研制的罗盘进行了室外试验,最大罗差小于0.1°.试验结果表明,该磁电子罗盘具有较高的精度.     

无磁转台的电子罗盘误差分离标定方法

采用3个分立的磁感式磁传感器和三轴加速度传感器制作了全数字输出电子罗盘;基于自制三轴旋转无磁转台提出了一种电子罗盘标误差分离标定方法.通过无磁转台获取磁传感器敏感轴非正交或未对准的参数和磁传感器输出特性曲线,磁传感器的灵敏度系数因子和偏置量.分别评价偏置、灵敏度系数不一致以及非正交或未对准对电子罗盘方位角精度的影响.实验结果表明:经过校准后,电子罗盘水平面内误差不超过0.22°,而俯仰角和翻滚角在60°内时,方位角最大误差约为0.4°,说明了标定方法的有效性.     

无人机航向测量抗差补偿滤波技术研究

针对角速率陀螺误差随时间积累和电子磁罗盘易受外界干扰的问题,为提高低成本自主导航精度,设计了角速率陀螺和电子磁罗盘信息融合的组合方案。并对传统的补偿滤波方法进行改进,提出一种能够检测出电子磁罗盘的低频干扰,并对干扰误差进行剔除的抗差补偿滤波算法。通过对角速率陀螺和电子磁罗盘进行误差建模和仿真实验可知,抗差补偿滤波器可以有效地抑制磁罗盘高频干扰误差和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。结果表明：研究的抗差补偿滤波算法效果明显,是一种简单可靠的航向融合方法。     

椭球拟合的电子罗盘磁差补偿

对电子罗盘磁差补偿的椭球拟合校准法进行深入研究,并分解为硬磁、软磁、比例系数校准和未对准误差校准,分别进行仿真分析,直观给出各部分磁差对拟合后的椭球拟合影响.与工业级高精度HMR3300型电子指南针进行对比实验,给出基于HMC5883L磁阻传感器的自制电子罗盘经过椭球拟合校准后的导航精度.     

基于倾斜补偿和磁补偿的三维电子罗盘研究

将传统的水平电子罗盘通过倾斜补偿算法延伸至空间电子罗盘,再经过椭球拟合校准法对罗盘的硬磁、软磁、比例系数及未对准误差进行补偿,形成完整的电子罗盘使用规范,最后,实物对比实验给出基于HMC5883磁阻传感器与ADXL345捷联的三维电子罗盘精度为1°.     

弱磁传感器电子罗盘的软硬磁干扰的矫正

本文是在椭圆假设的软硬磁干扰模型的基础上,主要分析了弱磁传感器电子罗盘在使用中的软硬磁的干扰源,并依据实际所测得的数据提出一种计算量小、矫正效果明显的软硬磁干扰矫正方法。经过实验验证,矫正后的电子罗盘精度能够达到1°以内。     

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。     

电子罗盘的航向数据的修正

电子磁罗盘作为天线座架栽体姿态的测量装置，提供载体的航向、横摇、纵摇等姿态信息。依据罗盘提供的横摇、纵摇以及当前的栽体角计算出当前的航向角，用它与罗盘提供的航向角的差值修正罗盘提供的航向角．可获得较高精度的航向角，并提高系统的快速性。     

基于FPGA的数字磁罗盘开发

针对电子罗盘的定位导航应用,开发了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)作为微控制器的数字磁罗盘,具有成本低、速度快、功耗小的优点。FPGA负责完成对数字磁阻传感器和数字加速度计的数据采集、方位角计算、LED显示以及串口输出等处理。对罗盘的误差来源进行了分析,重点对其中的硬干扰误差进行了补偿修正。为了验证设计效果,对数字磁罗盘实物进行了测试,测试结果表明:磁罗盘在进行误差补偿后,精度范围能够达到1°～2°左右,且长期运行时稳定,可适用于普通导航领域。     

旋翼飞行机器人磁罗盘误差分析及校准

以旋翼飞行机器人组合导航系统为研究背景,针对电子磁罗盘的误差校准方法进行研究.通过分析其测量原理和误差来源,总结出影响磁罗盘航向解算精度的5个主要误差因素.对于上述误差因素,提出了软件和硬件解决办法.考虑到旋翼飞行机器人平台的特殊性,提出了硬磁罗差和标度因数误差的简化校准实现方法,简化后的磁罗盘校准方法,免去了校准过程中将载体竖起的步骤,且不降低校准精度.实际的磁罗盘校准测试表明,本文提出的方法能避免将大尺寸的载体竖起,降低校磁操作的难度.该方法可以有效地修正原始磁场测量值的椭球分布,从而提高组合导航系统航向解算精度.     

基于陀螺辅助的磁罗盘抗干扰测量方法

为了解决磁罗盘使用过程中受到的磁干扰和加速度干扰影响测量精度问题。提出了基于陀螺辅助的磁罗盘抗干扰测量方法。选取磁罗盘姿态四元数微分程和传感器误差模型共同构建系统的滤波模型,由自适应卡尔曼滤波算法实现磁罗盘姿态估计,并借助于无磁转台对测量方法进行了实验验证,结果表明该方法是可有效实现磁罗盘的抗干扰测量,且能提高磁罗盘测量精度。     

无航向基准条件下电子罗盘的误差补偿方法研究

针对HMR3300电子罗盘在实际使用时,航向角测量精度低问题,探讨有效的磁差补偿方法.在分析电子罗盘航向角测量误差产生机理的基础上,建立了无航向基准条件下电子罗盘的误差校正模型,推导了自差补偿系数的计算公式,实验结果表明该补偿方法是正确有效的,可将HMR3300的航向角测量误差控制在0.5°之内.     

一种水下晃动平台姿态数据的获取及补偿方法

该文提出了一种利用TCM2电子罗盘获取晃动平台的三态角：俯仰角、偏航角、翻滚角和3轴磁强度，温度等数据信息的方法，并对理想状态晃动轨迹进行分析，提出利用三态角信息描述平台轨迹的理论公式，符合电子罗盘对平台信息的描述，可以充分利用电子罗盘获取的信息研究分析平台晃动。最后利用自适应LMS算法跟踪平台的晃动情况，将平台实际轨迹和理想轨迹之间的误差补偿为零，即可以估计出晃动平台在任意时刻的姿态参数，在软件上实现晃动姿态的跟踪和补偿，这为平台准确定位目标提供了保障。     

高精度低功耗测风传感器的研制

为了克服传统的测风传感器测量误差较大,功耗较高等缺点,本文提出了基于MSP430单片机和电子磁罗盘技术的测风传感器的解决方案,达到了预期的目的.同时介绍了整个系统的设计方案和具体实现.     

PDA在电子罗盘姿态显示中的应用

在电子罗盘试验中没有经济便携的显示终端给研究工作造成了不便，本文选用运行Palm OS的PDA作为数据终端，对HMR3300型数字罗盘输出的姿态进行接收和处理，并把姿态显示在PDA上。文中对Balm串口通信进行了分析和研究，并阐述了在Palm机上显示电子罗盘姿态信息的设计与实现。本文对PDA串口通信的开发也具有借鉴意义。     

运动体方位测量信息融合技术研究

针对角速率陀螺误差随时间积累和磁罗盘易受外界干扰的问题,为了提高运动体方位测量的精度,设计了角速率陀螺和磁罗盘方位信息融合方案。分析了磁罗盘和角速率陀螺的误差特性,进行了误差建模,构建了卡尔曼滤波模型,提出一种能够检测磁罗盘低频干扰,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,该算法不仅能够有效地抑制磁罗盘高频干扰和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,可以给运动体提供较高的方位信息。     

数字磁罗盘的研制

剖析了磁阻式罗盘的工作机理,并给出了磁航向角的计算方法。基于霍尼韦尔磁阻传感器,提出了一种低成本的组合式三维捷联数字磁罗盘,该数字磁罗盘具有高分辨力、高精度、低成本的优点。通过分析由磁场矢量叠加产生的罗差,提出了基于罗差傅立叶级数的罗差模型和补偿方法。最后,对该数字磁罗盘进行了实际测试,并对测试结果进行了分析,当采用八位置法标定时,误差能限制在-0.5～+0.5之间。测试结果显示:该数字磁罗盘能够达到较高的精度,满足实际应用的要求。     

基于LabVIEW和Arduino方位角智能化测控系统设计

针对仪器仪表方位角智能化不够、携带不便、驱动系统不完善等问题,设计了一套基于LabVIEW和开源电子原型平台(Arduino)对三维电子罗盘控制和方位角实时测量的系统.硬件结构主要包括Ar-duino控制板、步进电机驱动系统,以及三维电子罗盘.其中,三维电子罗盘搭载于步进电机上,并利用LabVIEW软件高效的测控功能与Arduino控制板对步进电机的驱动能力,实现智能化控制三维电子罗盘转动并实时测量罗盘方位角的功能.实验结果表明系统能够有效地控制三维电子罗盘转动和对方位角的测量,且运行稳定可靠.     

磁罗盘误差分析与校准

根据磁罗盘的工作原理,在详细分析了磁干扰和仪表误差等影响磁罗盘精度各因素的基础上,首先建立了一个用矩阵方程描述的磁罗盘方位指向输出的精确测量模型;接着证明了目前广泛使用的几种罗盘指向解算模型仅是上述精确测量模型在不同特定条件下的简化或泛化;随后基于不同姿态下的椭圆拟合算法对上述精确测量模型各个参数进行辨识,提出了全面校准磁罗盘方位指向的方法和步骤;最后用实例检验并比较了采用椭圆拟合模型和精确测量模型对罗盘方位解算的效果,验证了该精确测量模型的广泛适用性。