数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究

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1、上海交通大学硕士学位论文数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究姓名：马文申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：金志华20070101上海交通大学硕士学位论文摘要数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究摘要导航定位技术是现代科学技术中一门重要的学科，基于地磁测量的自主式测向传感器—数字罗盘已在航空、雷达通信、车辆导航等许多领域得到了广泛应用。随着科技和现代测控事业的发展，对测向传感器的精度提出了更高的要求，国外已研制出了高精度的数字式磁罗盘。为此，研制高精度的数字式磁罗盘已势在必行。本文的研制工作就是针对如何提高三轴数字式磁罗盘的测量精度，在磁罗盘的误差补偿和数据处理方法方

2、面开展研究，以期通过罗盘的误差补偿来提高磁罗盘的测量精度。本文在研究了磁航向测量的基本原理基础上，对磁罗盘的各种误差源进行了分析，研究了相关的误差补偿算法，提出了一种分两步进行误差补偿的方案，即首先使用最佳椭圆拟合法进行粗校正，使航向误差达到小量，然后根据粗校正后的误差，分别用十二点最小二乘法(有航向标准)和硬磁、软磁系数法(无航向标准)进行精校正，以期提高磁罗盘的航向测量精度。论文详细讨论了误差补偿两步策略方案和具体实施方法，包括上位PC机软件、对罗盘的数据采集、数据通讯、误差补偿算法以及姿态信息的实时显示等。所研究的误差补偿方法，在改进设计的磁罗盘上进行了试验，结果表明，误差补

3、偿方案能够有效提高磁罗盘的航向测量精度，补偿后的精度达到了0.3°。本文的研究工作，为高精度数字式磁罗盘的进一步研究具有比较重要的参考价值。在文章的最后，提出了对系统进一步改进和完善的建议。关键词：数字磁罗盘，误差补偿，磁航向测量，最佳椭圆拟合，最小二乘法，串口通信第I页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTTHERESEARCHOFDEVIATIONCALIBRATINGANDDATAPROCESSINGMETHODFORDIGITALMAGNETICCOMPASSABSTRACTNavigationandorientationisanimportantsubjectofmod

4、ernsciencetechnology.Magneticheadingmeasuringsystemalsonamedmagneticcompassisasystemwhichusesearth'smagneticfieldtosupplyheadingindependent,itiswidelyusedinmanyfieldsuchasavigation,radarcommunications,vehiclenavigationetc.Withthedevelopmentofscieceandmodernmeasurementtechnology,headingmeasurin

5、gsensorshouldsupplyhigherprecision.Overseashasdevelopedhighaccuracydigitalmagneticcompass.Therefore,developmentofhighaccuracydigitalmagneticcompassisimperative.Thisarticleisaimsatenhancesthethreeaxledigitalmagneticcompassthemeasuringaccuracy,carriesouttheresearchinthemagneticcompasserrorcompen

6、sationandthedataprocessingmethodaspect,enhancesthemagneticcompassmeasuringaccuracythroughthecompasserrorcompensation.Thispaperintroducesthebasicprincipleofmagneticheadingmeasurementfirstly,thenanalysedeachkindoferrorsource,studiedrelatederrorcompensationalgorithm.ItProposedaDeviationCalibratin

7、gmethodforthecompass.Thisalgorithmadoptstwostepstrategies.Firstlyusethetheory第II页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTofbestfitellipsehypothesiscalibratethecompasscoarsely,Thentheremainingdeviationisconsideredassmallorder.Theleastsquareestimationatmulti