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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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.     

微型磁阻式电子罗盘的设计及罗差补偿方法的研究

阐述了磁阻式电子罗盘的工作原理及航向测量方法,并介绍了以霍尼韦尔公司的三轴磁阻传感器HMC1043、美国飞思卡尔半导体公司的三轴加速度计MMA7260及C8051F121单片机为核心设计的三轴磁阻式电子罗盘硬件电路;同时对电子罗盘误差形成原因进行分析,采用基于椭圆拟合的两种不同误差补偿方法对罗差进行补偿;详细分析了每种算法的工作原理,根据现场试验数据对实验结果进行分析验证并得出结论;实验结果表明,补偿后的三轴磁阻式电子罗盘的航向角、俯仰角及滚转角的误差在1°以内,基本达到预期目标,误差补偿效果较好.     

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。     

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°.     

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。     

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.     

基于恒定姿态误差的磁罗差偏差补偿算法研究

针对具有恒定俯仰角度载体的磁航向罗差标定和补偿问题,提出了一种用于磁罗差修正的偏差补偿算法(DCA)。通过DCA的原理分析和证明得出:该算法对具有恒定横滚角度和俯仰角度的磁航向罗差修正均有效,经过DCA补偿的磁航向角度误差在±0.3°以内,满足飞机的航向标定要求。     

光纤陀螺误差的实时建模与补偿

通过对干涉型光纤陀螺误差来源及其影响因素的分析,建立了与温度变化量及温度变化速率相关的角速率误差概率密度函数,并提出一种针对慢时变与弱非线性随机过程的分段等概率误差补偿方法.该方法采用非线性手段,对一系列具有统计平稳性的随机过程进行参数估计与预测,能够实现模型动态跟踪,近似程度较高,且充分发挥了并行计算的优势,可避免由补偿过程所造成的输出时间滞后.几种典型工作状况下的实际补偿结果表明其能有效地减小角速率及航向角误差.     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。     

基于多磁传感器的智能航向测定系统

为了实现在强磁干扰环境下准确且智能地测定航向角,从影响磁传感器测定航向角精度的诸多因素分析,采用经典的基于椭圆拟合的校正算法,设计了一种由6只磁传感器围成一个圆的多磁传感器的自动磁校正设备。提出了一种有效的误差补偿技术和准确、智能的测定航向角的方法,避免了手动旋转单只磁传感器来采集不同方向的磁场的操作。多次实验结果表明:在室内强干扰环境中,这种校正技术补偿后的航向误差从150°降低到2.5°。     

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。     

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。     

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。     

室内环境约束的行人航向粒子滤波修正方法

在传统的基于航位推算和卡尔曼滤波的室内行人定位算法中,存在着航向误差累积的问题,这使得位置误差也会不断累积。针对这个问题,提出了室内环境约束的行人航向粒子滤波算法来修正方向误差。首先,将室内地图信息抽象成线段表示的结构体,将地图数据动态地融合到粒子补偿以及权重分配的机制中：其次,通过关联地图数据与待校准样本构建航向自修正机制;最后,通过关联地图数据与粒子落点构建依距离赋权机制。此外,该算法还简化了粒子滤波模型,将航向作为唯一状态量进行优化,在提高定位精度的同时降低了状态向量的维度,进而降低了数据分析处理的复杂性。通过融合室内环境信息,该算法有效地抑制了方向误差的持续累积。实验结果表明,与传统的卡尔曼滤波算法相比,所提算法能够明显地提高行人定位精度和稳定性,在距离为435 m的二维行走实验中,航向误差由15.3°降低到0.9°,终点位置绝对误差由5.50 m降低到0.87 m。