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磁传感器校正方法国内外研究现状

时间:2018-08-29 11:57来源:毕业论文
在实验室环境中,一般采用人造的外加磁场对三轴磁传感器来进行标定[4]。在这种法中,磁场的输入量和磁传感器的输出量均已知,所以校正矩阵和校正矢量能够很简单的求解出来,而

在实验室环境中,一般采用人造的外加磁场对三轴磁传感器来进行标定[4]。在这种法中,磁场的输入量和磁传感器的输出量均已知,所以校正矩阵和校正矢量能够很简单的求解出来,而且能够完全确定磁场输出和传感器的输出之间的比例关系。然而这种方法对实验设备要求太高,需要可产生精确人造磁场的设备来产生人造外加磁场。27605
    由于要得到精确的稳定人造磁场是一件极其困难的事情,其工艺水平和科学技术的要求都很高,在一般情况下难以实现,这成为在实验室中进行三轴磁传感器的标定方法推广使用的一大阻碍。在前面已经指出是地磁场自然存在的而且相对稳定,具有全天候、全地点的有点,因此利用地磁场进对三轴磁强计校正能有效的克服上述方法的局限性,进行推广使用。
    类似十二位置矫正法[5]、最小二乘地推等校正方法这些需要依靠外部基准提供的准确航姿数据,进而计算出磁传感器感的地磁场的理论值,再将其与磁强计的测量值进行比较,进而校正磁传感器的误差。论文网
    十二位置校正法在计算时不需代人准确的地磁场数据,所以即便是不知道本地的地磁场,也能求解校正矩阵和校正矢量,但是由于地磁场未知,不能实现磁传感器的绝对校正。利用AHRS进行航姿解算磁传感器标定时主要利用的是地磁场的矢量方向,而不需要地磁场矢量模长的大小,因此不影响校正效果。但是,在此校正方法中需要弹丸依次取其12个特定的状态,这样的缺点就是在实际操作中难以实现。直接最小二乘递推法则需要知道弹丸磁偏角与磁倾角的数据,才能进行准确的校正。
    在没有外部航姿基准可用的情况下,则需要采取椭球拟合法、点积不变法等校正方法实现对磁传感器的校正。这类方校正法中,磁传感器所感受到的磁场的准确值是未知的,因此需要地磁场的某种性质作来建立约束条件。最大最小值校正法是这些方法中最为简单的,但是该方法主要针对磁强计的偏置误差(零偏误差)和标度因子,因此校正效果有限。由于地磁场的稳定性,其矢量的模长不变,由这个约束条件可以得到一种磁传感器校正方法。对地磁场矢量作点积可以得到如下表示:

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(1.2.1.1)
其中 是地磁场矢量理论真实值, 是磁传感器误差矩阵, 是误差矢量, 是地磁场矢量测量值。
    通过磁传感器的实实际测值按式1.2.1.1,利用最小二乘拟合、最大似然估计、最优化搜索、卡尔曼滤波和神经网络等方法,可完成对磁传感器的校正。式1.2.1.1的右边是一个二次型,该式通常情况下可表示三维空间中的一个椭球面,因此该方法又被成为椭圆拟合法。又在该约束模型中,其根本是地磁场矢量的模方是一个标量,所以又把这种方法称为标量校正法。
    除了上述约束条件外,还有很多其他的约束条件可以在地磁传感器的校正中利用起来。比如,在特定的地方,地磁场矢量在大地坐标系中的水平分量和竖直分量都是一个常量、当载体绕某一固定轴旋转时,地磁场在垂直于该轴的平面上的投影也是一个不变量等约束条件都可以在校正中利用。[6]
 国外研究现状
自差校正方法,基于Tolles-Lawson方程的磁传感器校正方法、基于椭圆假设的磁传感器校正方法等方法是目前使用最为普遍的载体磁场校正方法[7]。自差校正方法的计算简单方便,普遍运用在传统的航海航空领域中的字体校正之中,虽然该方法很简便易用,但是其仅标定载体的航向角,而不能标定地磁场的矢量信息,且具有标定的精度较低,所需的标定时间较长等缺点。相对于自差校正方法而言,基于Tolles-Lawson方程的磁传感器校正方法更加成熟,其校正精度较前者有了很大的提高,但是它需要较长的时间来进行校正,并且只适合磁场强度的标定,而不适用于磁场矢量的标定问题[8]。 磁传感器校正方法国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20180829/22125.html
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