磁感式电子罗盘的研制及标定方法研究

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2、间－；二〇六年五月Ｕｎｉｖｅ巧ｉｔｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｏｇｙ’Ａｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ化ｒｍａｓｔｅｒｓｄｅ巧ｅｇ戀Ｒｅｓｅａ－ｒｃｈｏｆＭａｎｅｔｏＩｎｄｕｃｔｉｖｅｇＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｍａｓｓａｎｄｐＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ：ＫｅＧａｏＳｅｃｉａｌｉｔ：ＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｙ＊Ｓｕｅｒｖｉｓｏｒ；Ｐｒｏｆ．ＸｉｎｈｕａＬｉｎｐＦｉｎｉｓｈｅｄ

3、ｔｉｍｅ：Ｍａ２０１６ｙ，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研巧工作所取得的成果。除己特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研巧成果一。与我同工作的同志对本研巧所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。、—－。’作者签名沁．＼：風勺签字日期：＞中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件么一学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥，有学位论文的部分使用权：，即学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电

4、子版，允许论文被査阅和借阅，可レッ将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存一、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的內容相致。保密的学位论文在解密后也巧守此规定。呂＾开□保密（年）作者络名：＾＾导师《名；材鮮＇、、签字日期；Ｓ签字日期；心片１＾７摘要痛要电子罗盆依靠测量地球磁场矢量的方向得到方位角信息，１＾其同时具有尺寸小、功耗小、准确度高、便于集成等优点被广泛应用于航天、航空、航海、机器人一、车辆自主导航、室内定位、运动

5、检测等领域。电子罗盘的研制与标定方法直是研充热点。磁感传感器具有能耗低、温漂小、测量范围大等优点，同时可能够直接提供数字输出，不需要复杂的信号调理电路，可直接通过微处理器采集其输出信号，不仅降低了使用成本，也更容易集成到产品设计当中。因此，本文选用磁感传感器作为地球磁场检测元件，并与加速度计组合构成电子磁罗盘的测量主体。电子罗盘由于传感器误差、安装误差Ｗ及外界磁场干扰等导致其计算输出的方位角存在误差。所电子罗盘必需在经过校准之后才能正常应用。本文的主要內容便是针对电子罗盘的校准方法展开的研究。文章首先详细阐述了电子罗盘的航

6、向测量原理，推导了利用加速度计测量重力场计算倾角的公式，并给出了磁方位角的计算公式。然后，介绍了电子罗盘的硬件系统设计。给出了硬件的设计框图，详细介绍了磁感传感器的信号采集电路、加速度计应用电路一。根据相关标定方法实现与验证的需要，设计制造了种带有高分辨率光电编码器的可绕独立的Ｈ个轴转动的无磁平台。另外，按照电子磁罗盘的具体应用需求，提供了系统软件运行的程序框图，并完成了相关软件的开发。根据误差生成机制的不同，将电子罗盘的测量输出偏差总结归纳为两部分：一仪表误差和罗差。针对现在常用的基于楠球假设的标定方法的不足，给出了种

7、优化的基于矩阵分解的最小二乘楠球拟合方法，可有效提髙补偿参数求解的稳定性一。针对现有方法存在的不足，提出了种无巧Ｈ轴转动平台为基础的误差分离校准新方法。该方法能够快速获取电子罗盘相关补偿参数的同时，还能分别评价各误差因子对罗盘导航巧度的影响。针对电子罗盘的实际应用需求，研巧了温度对电子罗盘性能的影巧，并选择采用软件校准的方法消除了电子罗盘的温度澡移，最后通过实验说明了相关方法的有效性。关键词：电子罗盘磁感应式磁传感器标定方法误差分离温度校准ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍａｓｓ

8、ｂｍｅａｓｕｒｉｎｇ化ｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ化ｅｅａｒｔｈｍａｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｈａｓ