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。     

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。     

基于磁阻传感器和加速度计的电子罗盘设计

介绍了三轴磁阻传感器MMC3120MQ的技术特点,并利用此传感器、三轴加速度传感器ADXL335和微控制器MSP430F2618设计了一种具有倾斜补偿功能的手持式电子罗盘。详细分析了磁阻传感器的误差模型,并给出了基于最小二乘椭球拟合的误差补偿算法。在无磁测试转台上进行了测试,试验结果验证了该电子罗盘能够达到较高的精度,水平放置时航向角绝对误差最大值为1.2°左右,可广泛应用于民用导航领域。     

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。     

三维磁阻式电子罗盘的研制

利用三轴磁阻传感器和两轴倾角传感器研制三维磁阻式电子罗盘.三轴磁阻传感器HMC1043测量地磁场的3个分量,倾角传感器SCA100T测量罗盘的翻滚角和俯仰角,2只传感器的信号经过电路处理后传入单片机中,再通过RS-232接口输入到计算机进行计算处理,计算机终端采用VC编制的界面来显示罗盘的方位角和翻滚、俯仰角.系统采用了低功耗的置位/复位电路来保证磁阻传感器的灵敏度.最终电子罗盘的方位角精度达到0.5°,方位角分辨率达到0.1°.     

三轴电子罗盘的设计与误差校正

介绍了三轴电子罗盘的测量原理.利用各向异性磁阻传感器和加速度传感器研制了带倾斜补偿功能的三轴电子罗盘,并论述了电子罗盘的硬件设计和软件流程.针对电子罗盘传感器的误差特点,采用十二位置标定法实现了罗盘的校正.在罗盘处于不同倾斜的情况下进行圆周测试,经误差校正和倾角补偿后的轨迹是大体重合的圆,有效降低了罗盘误差.在某些具备翻滚条件的应用场合,该校正方法还可有效补偿电子罗盘的罗差.     

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。     

基于磁阻传感器的电子罗盘设计

社会生产、生活的许多方面需要用到地磁定向,本文以磁阻传感器为基础,组合加速度计、温度传感器、A/D转换芯片(ADS8364)以及DSP微控制器(MC56F8366)等器件构建了一个具有倾角补偿的电子罗盘,试验表明该系统具有良好的指向能力。     

电子罗盘倾角补偿和干扰补偿的理论分析及实验验证

电子罗盘由三轴磁阻传感器、两个倾角传感器和MCU构成。在实际中,复杂环境的磁场干扰和不可避免的倾斜会影响电子罗盘,为了提高测量精度,必须对其进行环境干扰补偿和倾角补偿。本文详细阐述了倾角补偿和干扰补偿的原理,设计了简单的电子罗盘测试样机进行验证,并由实验数据,分析总结出了测量误差图表和结论。     

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。     

电子罗盘水平状态下航向角误差补偿算法的研究

针对电子罗盘测量时存在传感器的零位、灵敏度误差和干扰磁场引起的航向角误差问题,应用一种航向角误差补偿算法进行校正;在分析了电子罗盘航向角测量的工作原理、航向角误差形成原因的基础上,详细阐述了该补偿算法的实现原理,并通过LbVIEW软件仿真验证;同时设计了两种测量方案和测试系统,利用HMC1043芯片的电子罗盘进行多次实测验证并得出结论;实验结果表明:补偿后电子罗盘测量的航向角误差在4.5°以内;该补偿算法补偿效果良好,实现简单。     

HMC5883L 电子罗盘的误差补偿系统设计

在已经设计的三轴数字陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘与 ATmega128相结合的姿态测量系统基础上[1],设计了上位机软件获取机器人的姿态信息,此软件能够将获取的姿态信息进行分离。针对电子罗盘的角度信息受到周围磁场干扰比较严重的问题,使用椭圆假设法以及八方向二乘法对电子罗盘的角度信息分别进行了修正,并在不同的实验环境下测试了角度纠正的正确性。     

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.     

一种基于超限学习机的电子磁罗盘非线性误差补偿方法

针对磁罗盘传感器非线性校正中现有方法的不足,提出采用小波函数和双曲正弦函数作为超限学习机(ELM)的激活函数,并将此改进超限学习机用于磁罗盘的校正.同时,阐述了传感器的非线性校正原理,磁罗盘航向误差模型及改进超限学习机的实现过程,并分别采用BP神经网络法和传统ELM对磁罗盘进行非线性校正.实验结果表明,改进ELM算法补偿后最大误差为0.103°,均方根误差为0.0596°,优于BP神经网络算法(补偿后最大误差为0.5°,均方根误差为0.1805°)和传统ELM神经网络(补偿后最大误差为0.21°,均方根误差为0.1056°).     

磁罗盘姿态解算及误差补偿

详细介绍了磁罗盘的姿态解算原理,并分析了造成磁罗盘解算误差的主要因素,提出了基于最小二乘的36位置法,重点对其中的罗差以及制造误差中的零位误差和灵敏度误差进行了补偿修正;并用项目试验验证得出:当只进行零位误差和灵敏度误差修正时,磁罗盘的偏航角解算误差最大可达3°;而经过罗差补偿后,磁罗盘的偏航角解算误差可控制在0.5°以内;实验结果表明,经过补偿后,磁罗盘的解算精度明显提高,且成本低,使用简便,适用范围广。     

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。     

MEMS电子罗盘三维补偿线圈参数优化设计

为解决MEMS电子罗盘易受强磁干扰影响导致其航向解算失准的问题,结合两种多目标优化算法与COMSOL有限元仿真,设计了一种优化的三维补偿线圈结构.首先根据Helmholtz线圈工作原理,在COMSOL软件环境中进行3D建模,设计正交试验初步设定了各组线圈参数,并简单分析了三维线圈的磁场梯度分布特性.通过COMSOL和M...