电子罗盘安装误差标定与补偿方法研究

针对地磁导航系统在实际应用中由于电子罗盘安装误差而影响导航系统测量精度的问题,提出了一种有效的标定补偿安装误差角的方法.在分析电子罗盘安装误差角产生机理的基础上,建立了安装误差模型,推导了安装误差角的补偿公式,提出了安装误差角标定方案.通过计算机仿真验证了安装误差角求解算法的正确性.在不同倾角平面上进行了安装误差角标定试验,提出实际操作中对标定平面的要求并验证了补偿结果.     

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.     

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°.     

电子罗盘的倾斜及罗差补偿算法研究

介绍了基于磁阻传感器和MEMS加速度计的电子罗盘的倾斜补偿原理.分析了电子罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源,对A/D采样的数据进行有效的算法预处理;对测量精度影响最大的罗差构造数学模型并做相应的算法处理.分析实验数据可知:最大误差达35.5°的电子罗盘原型样机系统经过补偿后,误差降至3°以内.对罗盘系统精度没有达到1°以内的原因做了说明,并提出了相应的补偿方案,实验证明,该系统可用于普通导航领域.     

基于电子罗盘的快速粗定向方法研究

为满足机械陀螺仪快速定向要求,采用一种基于电子罗盘的快速粗定向方法;根据电子罗盘的地磁场测量原理,分析了其测量的干扰和误差因素;通过对电子罗盘干扰抑制及误差补偿处理方法的研究,综合采用软件滤波与基于椭圆拟合的罗差补偿法对采样数据进行处理及仿真;实验表明,该方法误差校正效果明显,设计精度可达1°,精度可满足机械陀螺仪粗寻北要求,寻北周期50″左右,满足设计要求。     

基于遗传算法的数字罗盘误差补偿方法研究

提高地磁导航精度的关键在于地磁罗盘的误差补偿,本文通过分析数字罗盘误差产生的原因,提出一种基于遗传算法的误差补偿方法,通过遗传算法的交叉、变异、选择等过程,对罗盘误差补偿参数进行优化,算法克服了传统方法的局部最优问题,达到一种全局最优化。实验结果表明:该算法可以有效修正环境磁场误差,将平均误差由补偿前的10.81°降低到0.53°,补偿后的罗盘可以为地磁导航提供更为精确的航向信息。     

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.     

三维磁阻式电子罗盘的设计与实现

所设计的三维磁阻式电子罗盘的硬件方面是由三维磁阻传感器HMC5883l(深圳市凡高科技有限公司)、三维加速度传感器ADXL345B(深圳市创联发科技有限公司)以及微处理器MCU LPC1114FBD48(NXP公司)所组成,来测定系统的航向角、俯仰角和翻滚角。软件方面,通过对误差来源的分析,提出了椭圆拟合误差校正方法,来消除影响罗盘测量精度的误差,实现了高精度、运行稳定的三维电子罗盘。     

地磁传感器的拟合集成校准

在磁异常探测过程中,地磁传感器由于制作环节的不确定性所造成的自身误差,以及安装探测系统时的安装误差,共同影响地磁传感器测量值的准确性.采用基于椭球拟合的集成误差校准方法,通过传感器三轴旋转所得数据,进行椭球拟合之后,摈弃以往采用方程式之间相对比的方法,利用所拟合椭球的几何特性进行代数求解,所得传感器误差系数完成校准.并...     

基于磁通门的三轴电子罗盘自动误差补偿方法

该方法以自制的小型三轴磁通门航向系统为基础,加入MEMS三轴加速度计,形成了三轴电子罗盘的硬件结构。针对电子罗盘的罗差容易受到环境影响的特点,研究了自动误差补偿方法。首先对加速度计进行校准,其次采用基于椭球拟合的算法进行磁通门罗差的自动补偿,在剩余误差分析的基础上,利用加速度计的输出用递推最小二乘的方法对剩余误差进行了自动补偿。室温下实验结果表明该方法不仅方便有效,而且电子罗盘的误差从15°降低至2°内,在大倾角(60°)情况下也能保持较好精度。     

利用GMR效应的电子指南针

介绍了一种基于巨磁电阻材料(G ian t m agnetores istance,GM R)为传感器的电子指南针。由于GM R磁场灵敏度高、易集成、能耗低以及成本低,其潜力明显优于磁通门、磁感应和霍尔效应等其他传感器。本文以GM R为传感器,构筑了水平状态下的电子指南针,精度达到±1;°并在系统中采用加速度计,分析了非水平状态下所产生的误差。     

磁阻式电子罗盘的设计

通过对磁阻式电子罗盘工作原理的介绍,设计了一套利用磁阻传感器和加速度计测定航向角、俯仰角、侧滚角的电子罗盘测量系统;分析了影响磁阻式电子罗盘测量精度的误差来源,并在此基础上提出了基于牛顿迭代算法的校正方法;最后,经实验结果表明,利用这些校正算法,可使电子罗盘的航向角误差由±9o降到±0.6o,有效地减低由于制造和安装等所引起的误差;同时,这种校正算法不仅适用于电子罗盘,也适用于其它3轴传感器系统。     

基于地磁模型的磁罗盘输出校正算法

介绍了一种利用地球磁场模型校正磁罗盘输出误差的方法。首先介绍了受到广泛认可的地球磁场模型,指出了利用该模型校正磁罗盘输出误差的可能途径。接着在分析磁罗盘的工作原理及其误差校正方法的基础上,给出了利用世界地磁模型所提供的参数进一步降低磁罗盘输出误差的方法。最后通过实验验证了采用地磁模型参数校正磁罗盘输出误差的实际效果。实验表明,采用地磁模型校正后,能使磁罗盘输出的方位相对于实际值的误差的方差从0.1343°降低到0.0612°。     

基于系统芯片(SoC)的低成本电子罗盘的设计

航向与姿态是物体运动轨迹的重要参数,其测量方法一直是导航领域的研究重点.以系统芯片为核心,设计了基于磁阻传感器与MEMS加速度计的全芯片化电子罗盘,并实现了全部信号的无缝直连,最大化地减少了外围器件的使用,其设计使结构简单,降低了成本、体积和功耗,增强了抗干扰的能力.本设计给出了航向角与姿态角的实现算法,分析了电子罗盘的误差,提出了元件级和系统级的误差补偿方法,并提出了一种7项罗差校正公式.经试验证明,系统性能稳定,性价比高,其微型的体积,适合于低速的便携导航应用.     

车载电子罗盘中的一种新型抗干扰设计

介绍了双轴加速度传感器ADXL202在车载电子罗盘应用中的干扰抑制和软件滤波方法。基于VRS51L3074单片机的软件滤波方案,只需1个字节型变量就能动态存储1个通道的周期采样值,并根据此变量二进制位的数值变化,判断出有效信号上升沿、下降沿和干扰尖峰脉冲,达到有效计数和滤除干扰的目的。这一设计思想在电子罗盘测试中取得了较好的实验结果。     

基于免疫规划的模拟退火算法

通过对模拟退火算法优缺点的分析,提出了一种新型的模拟退火算法——基于免疫规划的模拟退火算法。该算法借鉴了生物免疫概念与理论,将免疫规划的全局寻优能力与模拟退火算法的局部寻优能力相结合,克服了模拟退火算法运算效率低的缺点。理论分析和仿真结果表明,该算法不仅能够有效地保持种群的多样性,而且收敛速度和稳定性都有了明显提高,收敛到最优值的比例可达到91%。