磁罗盘的罗差分析与验证.pdf

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1、第33卷第5期电子科技大学学报Vol.33No.52004年10月JournalofUESTofChinaOct.2004磁罗盘的罗差分析与验证12杨新勇，黄圣国(1.南京航空航天大学自动化学院南京210016;2.南京航空航天大学民航学院南京210016)【摘要】针对基于最佳椭圆拟合的磁罗盘误差补偿算法，设计了一组模拟不同类型干扰磁场的数据采集与罗差分析实验。通过对磁罗盘在各种干扰磁场下表征测量数据特性的拟合椭圆参数与最终补偿效果的详细分析，对理论公式进行了比照与补充，同时探讨了软铁干扰磁场与硬铁干扰磁场的相互作用关系以及在综合磁航向误差中各自所产生的影响。关键词磁罗盘;罗差;最佳椭圆

2、拟合;误差补偿中图分类号V241.611;TP368.1文献标识码AMagneticDeviationAnalysisandVerificationforMagneticCompass12YangXinyong，HuangShengguo(1.CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsNanjing210016；2.CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsNanjing210016)Abstr

3、actInthispaper,asetofdatacollectionandmagneticdeviationanalysisexperimentswhichcansimulatedifferentmagneticdisturbancesaredesignedbasedonellipse-specificfittingerrorcompensationmethod.Undertheconditionofdiversemagneticdisturbances,ellipseparameterwhichdepictmeasureddatacharacteristicandthelastcom

4、pensationeffectareanalyzedindetail.Theoreticsexpressionsarecomparedandcomplementedwithexperimentresults.Atthesametime,theinteractionofsoftironandhardirondistortionandtheroleofeachinthewholemagneticheadingerrorarediscussed.Keywordsmagneticcompass;magneticdeviation;ellipse-specificfittingmethod;err

5、orcompensation作为一种航向测量装置，磁罗盘根据地磁原理计算磁航向角。导致磁罗盘航向误差的因素很多，如磁传感器的安装误差，磁罗盘装置本身存在的数据采集与转换误差(统称为电器误差)，多轴磁传感器存在的非正交误差，干扰磁场引起的磁罗差等。对于安装误差，电器误差，非正交误差，可通过改善设计、制造安装工艺等措施来消除或削弱其对磁罗盘输出航向精度的影响。当磁罗盘安装在载体上后，对磁罗盘航向精度影响最大同时也是最难以控制的是磁罗差。如何实时有效地消除或尽量减小外界干扰磁场对磁罗盘航向精度的影响，是保证磁罗盘能够广泛应用的关键所在。当磁罗盘应用到城市车辆导航系统等场合，车辆行经高层建筑物，

6、钢铁桥梁，铁路道口时，[1]磁罗盘周围的磁场强度分布都可能发生变化，影响磁罗盘的航向精度。本文在理论分析的基础上，结合一种具体的实用补偿算法，通过模拟不同干扰状态下的磁场强度分布，对实验结果与理论公式进行了对比分析。1罗差分析无磁场干扰时，对于两轴磁传感器(X，Y)，当其在水平面旋转时，理想的输出(Xh−Yh)应为一圆心位于收稿日期：2003−04−07作者简介：杨新勇(1973−)，男，博士生，主要从事计算机测控，数字信号处理方面的研究.548电子科技大学学报第33卷原点的正圆。干扰磁场由硬铁磁场与软铁磁场两部分组成。硬铁磁场由磁罗盘平台(可认为是载体)上的永久性磁铁和被磁化的钢铁物质

7、组成，其特点是当载体位于某一固定位置时，其强度为一定值，不随航向的变化而变化，在输出数据(Xh−Yh)中表现为固定偏移量。软铁磁场可认为由地球磁场与磁罗盘周围的磁化物质[2]相互作用而产生。与硬铁磁场不同的是，软铁磁场强度的大小与方向与磁罗盘的方位有关。假设软铁磁场(包括地球磁场与载体相互作用后的综合磁场)在水平面坐标轴投影为S,S,S(以磁北方xyz向为X轴，采用东北地坐标系)。硬铁磁场在三轴磁传感器的坐标分量为H,H,H。当载体