基于磁通门的三轴电子罗盘自动误差补偿方法.pdf

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1、第25卷第12期传感技术学报Vo1．25No．122012年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec．2O12AutomaticErrorCompensationMethodofThree-AxisElectronicCompassBasedOntheFluxgateZHANGWei，LIUShibin，FENGWenguang，DENGPanpan(SchoolofElectronicsandInformation，NorthwesternPolytechnic

2、alUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Thehardwarestructureofthethree—axiselectroniccompassisformedbyasmalltriaxialfluxgateheadingsystemandatriaxialaccelerometer．ForthemagneticdeviationofelectroniccompassiSdifferentinvariousapplicationenvironment，anautom

3、aticerrorcompensationmethodisproposedtosolvethisproblem．Firstly，theac—celerometeriscalibrated，andthenamagneticdeviationcompensationalgorithmbasedontheellipsoidfittingisusedfortheautomaticcompensation，andthelast，accordingtotheoutputofaccelerometer，areeursi

4、veleastsquaremethodisusedtocompensatetheresidualerrorinthepreviousstep．Theexperimentalresultsatindoortemperatureshowthatthemethodisnotonlyeffectiveandconvenient，butalsotheerorofelectroniccompasscanbereducedfrom15。to2。．Theelectroniccompasscanmaintaingoodac

5、curacyinbigtiltanglesituation(60。)．Keywords：three-axiselectroniccompass；magneticdeviation；ellipsoidfitting；recursiveleastsquare；automaticcompensationEEACC：7320E；7310Ldoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．12．014基于磁通门的三轴电子罗盘自动误差补偿方法术张韦，刘诗斌，冯文光，邓盼盼(西北工业大学电子信息学院，

6、西安710072)摘要：该方法以自制的小型三轴磁通门航向系统为基础，加入MEMS三轴加速度计，形成了三轴电子罗盘的硬件结构。针对电子罗盘的罗差容易受到环境影响的特点，研究了自动误差补偿方法。首先对加速度计进行校准，其次采用基于椭球拟合的算法进行磁通门罗差的自动补偿，在剩余误差分析的基础上，利用加速度计的输出用递推最小二乘的方法对剩余误差进行了自动补偿。室温下实验结果表明该方法不仅方便有效，而且电子罗盘的误差从15。降低至2。内，在大倾角(60。)情况下也能保持较好精度。关键词：三轴电子罗盘；罗差；椭球拟合

7、；递推最小二乘；自动补偿中图分类号：V241．61；TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)12-1692—04电子罗盘被广泛应用于车辆，船舶，潜艇以及考系统的罗差校正方法，需要知道初始航向角且GPS导航仪，移动电话和水平钻井设备上。在磁传采用陀螺提供姿态，成本较高；而基于椭球假设的三感器的制作中，会形成三轴零位、灵敏度和非正交误轴电子罗盘罗差补偿方法，在无外部航向基准可差，安装的过程中也会带来安装误差，除此之外，传用时，适合于实现三轴电子罗盘的自动罗差补偿，此感器周围的软铁与硬铁

8、效应产生的航向误差(称为方法无法补偿安装误差。罗差)会根据不同的应用环境而变化，这就要求电本文首先用多位置标定法校准电子罗盘的子罗盘具有现场校准的功能。因此，不借助外界信加速度计，再采用椭球拟合算法进行磁传感器的自息的自动补偿方法被广泛研究¨J，基于椭圆假设动罗差补偿，之后利用加速度计的输出值采用递推的自动误差补偿和自动校准方法j，在水平面内的最小二乘方法对磁传感器的剩余安装误差进行了能达到很好的效果；基于递推最小二乘法的航姿