电子罗盘在精确定位平台中的应用

电子罗盘正广泛应用于各类导航和精确定位系统,本文介绍了HMR3000电子罗盘技术特点和应用特性,详细分析了某型号军用三维电动精确定位平台的航向、俯仰和翻滚等参数的读取和控制过程.该平台系统采用8031系列单片机作为控制器实现与电子罗盘的数据通讯和平台的定位控制,其航向精度为±0.8°,俯仰、翻滚精度为±0.5°.     

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。     

基于多传感器的可变形机器人自主控制方法研究

将GPS、电子罗盘、倾角仪、码盘传感器应用到可变形机器人自主运动控制中。针对可变形机器人自身结构特点,提出了一种基于多传感器信息融合的可变形机器人在野外环境中自主控制的方法。该方法主要实现了在非结构环境中机器人的自主变形、自主避障和自主导航定位的功能。实验验证了该方法的有效性。     

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。     

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.     

基于光电传感器的移动机器人室内定位

设计了一种基于光电鼠标和电子罗盘的机器人定位系统.通过放置在小车尾部中央位置的光电鼠标芯片测出X和Y的单位时间内的位移数据,经过STM32处理得到坐标值,并将小车的坐标值等信息显示在液晶屏上.通过电子罗盘得到小车的航向.在获取小车坐标与方向后,上位机通过无线模块向小车发送控制命令,从而控制小车的行驶轨迹,并将行其显示在上位机界面.经实验测试,测量位移的定位误差在0.45％,可以达到满足机器人室内定位系统的要求.     

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.     

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。     

基于磁阻传感器的车载型磁电子罗盘的设计

电子罗盘是一种通过测量地球磁场获得载体航向角的设备,文中介绍了二轴磁电子罗盘的设计过程,从硬件电路、结构形式、软件控制等方面进行了描述,并分析了外界磁性物质对电子罗盘的影响。     

电子磁罗盘的设计与实现

文章简要介绍了磁罗盘传感器的工作原理，机电和电子磁罗盘的系统结构，电子磁罗盘的设计和实现以及电子磁罗盘在机器人定位系统中的应用。     

基于Cortex-M4的多传感器组合导航系统设计

针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统.采用ARM Cortex-M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设计;采用移动导航平台进行实验验证,通过实测数据进行分析,结果表明:该组合导航系统可以有效提高导航精度,使其导航定位经纬度误差稳定在1.0m左右,航向角误差稳定在0.8°以内,对移动机器人导航有一定的参考价值.     

多旋翼无人机磁罗盘校准方法

为提高多旋翼无人机航向角解算精度,研究磁罗盘校准和罗差补偿方法。通过详细分析罗差产生原因,并结合多旋翼应用,将磁罗盘干扰划分为机体坐标系静态干扰、机体坐标系动态干扰、导航坐标系静态干扰、导航坐标系动态干扰四大类。针对机体坐标系动态干扰,结合多旋翼应用背景,研究干扰的离线测量与在线补偿方法;针对机体坐标系静态干扰,提出一种飞行过程中实时校准方法;针对导航坐标系静态干扰,创新性采用GNSS模块的速度方向信息修正罗差;导航坐标系动态干扰为原理性误差,这里暂不讨论。结果表明：研究内容可有效补偿机体坐标系动态与静态干扰,以及导航坐标系静态干扰对磁罗盘和航向角解算精度的影响,有助于改善无人机的飞行性能。     

数字磁罗经系统的设计

介绍以磁阻罗盘HMR3000和微处理器为基础的数字磁罗经系统的硬件组成、软件设计原理及其在船只导航中的应用.该系统可以自动消除自差,以便于避免船只导航中繁琐的自差修正,同时增强航向的准确度,减少海事事故的发生,系统可以实现导航数据的精确、实时测量,对航行方向可以设置预警功能,及高清晰显示航向数据.     

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.     

月球车DR/CNS组合导航研究

针对月面环境弱地磁、高粉尘、慢自旋、无卫星及月球车超低速,大多传统导航方法失效的问题,设计了以航位推算确定位移、太阳罗盘确定航向角的月球车DR/CNS组合导航方案;分别从航位推算的系统误差和非系统误差来源研究,并建立了里程计误差模型;在充分考虑到月面环境特殊性的基础上,自主研制了太阳罗盘;实验证明了该组合导航方案的可行性和有效性.     

Fuzzy Motion Planning of Mobile Robots in Unknown Environments

A fuzzy algorithm is proposed to navigate a mobile robot from a given initial configuration to a desired final configuration in an unknown environment filled with obstacles. The mobile robot is equipped with an electronic compass and two optical encoders for dead-reckoning, and two ultrasonic modules for self-localization and environment recognition. From the readings of sensors at every sampling instant, the proposed fuzzy algorithm will determine the priorities of thirteen possible heading directions. Then the robot is driven to an intermediate configuration along the heading direction that has the highest priority. The navigation procedure will be iterated until a collision-free path between the initial and the final configurations is found. To show the feasibility of the proposed method, in addition to computer simulation, experimental results will be also given.     

Magnetic compass fault detection method for GPS/INS/magnetic compass integrated navigation systems

This paper proposes a magnetic compass fault detection method for GPS/INS/Magnetic compass integrated navigation systems. The fault is assumed to be caused by the hard iron and soft iron effect and modeled as an abrupt change in the magnetic compass output. In order to detect the fault, a test statistic related with only azimuth error measurement is determined. When a fault is detected, the GPS/INS/Magnetic compass integrated navigation system is changed into a GPS/INS integrated navigation system mode. In order to show the validity of the proposed method, computer simulation and van testing are carried out. The simulation and van test results show that the proposed navigation system gives more accurate outputs than the GPS/INS/Magnetic compass without the proposed method.     

行人导航系统中航迹推算参数估计方法的研究

将GPS/DR组合导航技术应用到行人导航系统中。利用加速度计对行人步态进行判别,将神经网络用于行人步幅信息的标定。同时利用电子罗盘实现方位角的测量,并结合加速度计信息进行倾斜角度的误差补偿。现场测试结果表明,本文提出的DR参数估计方法不但提高参数估计的精度,而且能够满足行人导航定位的要求。     

三轴电子罗盘的磁航向角误差补偿研究

针对某水下运载器中罗盘的工作状态,提出了适合于水下工作的电子罗盘的误差补偿方法。通过分析误差产生的原因,结合实际情况,提出将补偿区间分段的方法,在各个区间分别进行最小二乘误差补偿。实验结果表明:采用分段补偿的方法可以有效补偿小区间误差,能够将最大误差降低到0.3°之内,提高其磁航角的精度,满足高精度导航系统要求。