三轴地磁传感器误差的自适应校正方法

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1、第34卷第1期仪器仪表学报Vol.34No.12013年1月ChineseJournalofScientificInstrumentJan．2013三轴地磁传感器误差的自适应校正方法龙礼，张合(南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094)摘要:针对复杂磁环境下地磁传感器测量精度不足的问题，在分析地磁传感器各种误差来源的基础上，建立完整形式的地磁传感器椭球误差模型，通过最小二乘估计法拟合得到椭球模型系数，利用椭球模型系数推导地磁传感器误差矩阵和偏移矢量，最后对地磁传感器磁环境下的输出数据进行校正。实验结果表明，校正后的磁场强

2、度和实际磁场强度基本一致，盲区附近滚转角误差减小到5°，俯仰角误差减小到4°，除了盲区附近的位置，滚转角误差减小到2°，俯仰角误差减小到1°，测量精度提高了近10倍，基本能够满足简易制导弹药弹道修正的需求。关键词:地磁传感器;姿态角;最小二乘法;椭球拟合;校正中图分类号:TJ430．1TH76文献标识码:A国家标准学科分类代码:590．35Automaticandadaptivecalibrationmethodoftri-axialmagnetometerLongLi，ZhangHe(MinisterialKeyLaboratoryof

3、Zndy，NanjingUniversityofScienceandTechology，Nanjing210094，China)Abstract:Aimingattheinsufficientmeasurementprecisionproblemofmagnetometerincomplexmagneticenviron-ment，basedontheanalysisofvariouserrorsourcesofthemagnetometer，acompleteformellipsoiderrormodelofthemagnetomete

4、risestablished;theellipsoidmodelcoefficientsareobtainedwithleastsquareestimationfittingmethod，andtheerrormatrixandoffsetvectorofthemagnetometerarederivedusingtheellipsoidmodelcoefficients;finally，theoutputdataofthemagnetometerinmagneticenvironmentarecorrected．Theexperimen

5、talresultsshowthatthemagneticfieldintensityaftercorrectionisbasicallyconsistentwiththeactualmagneticfieldintensity．Intheareaa-roundblindarea，therollangleerrorisreducedto5°andthepitchangleerrorisreducedto4°．Intheotherloca-tions，therollangleerrorisreducedto2°andthepitchangl

6、eerrorisreducedto1°．Themeasurementaccuracyisimprovednearlytenfold，whichcansatisfythetrajectorycorrectionrequirementofsimpleguidanceammunition．Keywords:magnetometer;attitudeangle;leastsquaremethod;ellipsoidfitting;calibration由于弹丸弹体多由钢铁构件及电气线路组成，这些1引言材料所形成的磁场，对地磁传感器产生影响，导致测

7、量得到的地磁场矢量与真实的地磁场矢量不一致，甚至二者地磁场是地球的基本物理场，地球近地空间内任意一点之间存在非常大的差别，从而使得测量到的姿态角精度都具有磁场强度，且其强度和方向会因经度、纬度和高度的低，影响弹道修正能力。对载体硬磁场补偿常采用固定不同而不同。地磁场有着丰富的参数信息，如地磁总场、地磁棒或通电线圈，对载体软磁场感应场补偿常采用坡膜磁三分量、磁倾角、磁偏角和地磁场梯度等，为地磁导航提供［7］合金。但是，增加补偿元件不符合简易制导弹药对实了充足的信息，地磁学的研究和发展为地磁导航提供了可靠际空间、成本的要求，目前对地磁传感器误

8、差的补偿可采的理论基础。由于地磁传感器具有体积小、成本低、精度高，［1-6］用建立载体磁场数学模型的方法，计算出干扰大小达到并且抗冲击能力和过载能力强的特点，能够满足简易制补偿目的。文献［8］