一种三轴磁传感器正交误差校正的简便方法

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1、第28卷第12期兵工自动化Vol.28,No.122009年12月OrdnanceIndustryAutomationDec.2009doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2009.12.026一种三轴磁传感器正交误差校正的简便方法张炜，程锦房（海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033）摘要：实际使用的三轴磁传感器在探测平台晃动时，所测磁场模值会有较大误差。在传感器测量模型所建立的校正矩阵基础上，通过变换得到新的矩阵，简化了求解，克服了LMS算法在没有获得全方位数据时不能得到矩阵系数精确解的局限性。仿真验

2、证了其有效性。关键词：三轴磁传感器；正交误差；校正中图分类号：TP212;TP391.9文献标识码：ASimpleMethodtoCalibrateOrtho-ErrorofTri-AxialMagneticSensorZHANGWei,CHENGJin-fang(Dept.ofWeaponryEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract:Whentri-axialmagneticsensorswayswiththeplatform,the

3、magneticfield’smoduleitmeasuredwillhaveabigerror.Getanewmatrixfromoldcalibratematrixwhichsetupbymagneticsensormeasuremodel,andnotonlysimplifiedthematrixcoefficientsolution,butalsoovercomethelimitationofLMSalgorithmthatitcan’tgetcorrectsolutionwhenmeasureddatearenotal

4、ldirections.Thesimulationresultsobtainedhaveprovedtheeffectivenessofthismethod.Keywords:Tri-axialmagneticsensor;Ortho-error;Calibrate0引言与Z´重合），理想三轴磁场信号输出为Bx、By、Bz。水下磁探测动作因其可靠性高，抗干扰能力强Z＇而被广泛应用于各种水下探测装备中。其中，三轴Y＇磁传感器具有体积小，灵敏度高等优点，非常适合β用于水下磁信号接受。但锚系平台在水下难免会随Y机晃动，实际使用的三轴磁

5、传感器又都存在着三轴γ不正交，灵敏度不一致以及零点漂移等问题，使得αX接收到的信号模值误差过大，必须要对三轴磁传感X＇器进行校正。文献[1]提出实际三轴磁强计与理想正图1磁传感器的三轴与正交三轴的关系[2]交磁强计的输出变换矩阵，采用最速下降法，求a、β、γ分别为图1中不正交偏角。图2中K解出变换系数，校正模值误差。文献[3]在测量模型为传感器放大增益系数，b为各路信号的零点偏置。的基础上，建立校正公式，通过双LMS和BFGS[4]b算法求解校正系数。但是上述方法都要求磁传感器获得各个方向的大量数据，才能有效快速地收敛LikiΣ

6、Vi到变换系数。故在文献[3]所建立磁场模值校正公式i=x,y,z基础上，通过矩阵变换，使得只需要测量某一个方向少量变化的数据就能迅速准确计算出校正系数。图2电路原理由建立正交坐标系与实际三轴磁传感器坐标1磁传感器的测量模型和校正公式系的转换关系和传感器信号传输放大原理可得：1.1磁传感器模型L=Bcosgcosa+Bsing+Bsinaxxyz如图1，磁传感器三轴分别为X、Y和Z，其输Ly=Bycosb+BzsinbL=B出信号为V，正交坐标系为X´、Y´、Z´，（其中Zzz收稿日期：2009-06-16；修回日

7、期：2009-07-13作者简介：张炜（1982-），男，湖南人，武汉海军工程大学硕士研究生，从事探测与制导技术研究。·75·兵工自动化coscosabsingsinaBxLx取一个数据，Φ初始角度为0°，每间隔5°取一个令A=0cosbsinbB=BL=L数据，一共取40组数据，即磁传感器绕Z轴转动yy001120°，水平面旋转200°。BLzz再假定磁传感器的参数为：上式可写成矩阵形式如下：α=0.8，β=0.5，γ=1.1，L=A´B，再令Kx=1.02，Ky=0

8、.99，Kz=1.01，KxbxVxbx=0.03，by=0.02，bz=0.01。K=Kyb=byV=Vy通过式(2)、式(5)，可计算得到：KzbzVzW=[0.96161.02090.9806-0