数字磁罗盘的航向角干扰补偿方法研究.pdf

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1、2010年第29卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)75数字磁罗盘的航向角干扰补偿方法研究陆建山，王昌明，张爱军(南京理工大学机械工程学院精密仪器系。江苏南京210094)摘要：针对磁罗盘在实际使用中产生的各种误差，分析了其产生原因，并对2种误差补偿方法一八位置最小二乘法和BP网络补偿法进行了比较分析。在此基础上，提出了两者组合的补偿方案，对磁罗盘的输出先采用最小二乘法粗校，再应用BP网络精校。结果表明：补偿前最大31。的误差基本控制在±0．15。之内，能够很好地满足实际使用的需要。关键词：磁罗盘；组合补偿；最小二乘法；BP网络

2、中图分类号：V241．61文献标识码：A文章编号：1000--9787(2010)06-0075--02StudyonerrorcompensationofmagneticcompassLUJian-shan，WANGChang·ming，ZHANGAi-jun(DepartmentofInstrumentofNanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：AimedattheeHorsofmagneticcompassinpracticaluse，thereasonwhichcauseerrorsi

3、sanalyzed．AndthecompensatingmethodsofleastsquaredmethodandBPnetworksarecompared．Basedonit，anintegratedcompensationmethodispresented．Leastsquaredmethodisusedtocoarselycalibratethecompassoutput，andthenthemethodofBPnetworksisappliedtofinelycalibratetheerror．Theresultsshowthat．en_0rswhosemaximumvaluei

4、s31。be~recompensatediscontrolledwithin±O．15。anditcanmeetpracticaldemandsverywel1．Keywords：magneticcompass；integratedcompensation；leastsquaredmethod；BPnetworks0引言误差。因周围磁环境影响产生的误差是主要误差，其又有磁罗盘是利用地磁场来确定北极的一种设备⋯，由于2种：硬铁干扰和软铁干扰。硬铁干扰一般是固定磁场的其体积小，数字化接口等显著优点，已被广泛应用于各导航干扰，它的影响相当于在磁罗盘感受到的磁场量上再加上系统中。在实际使用中，磁罗

5、盘常被作为航向信息传感器，一大小、方向均不改变的常值。软铁干扰不同于硬铁干扰，但其输出却极易受到周围磁环境的影响，进而影响系统的磁罗盘与地磁场相对位置的改变以及软磁材料本身等都会总体精度。因此，磁罗盘的误差补偿成了各导航系统中提影响到软铁干扰的大小。此外，系统自身误差主要来源于高精度的研究重点之一。制造误差和安装误差。磁航向系统的部件一般都采用无磁通常，对磁罗盘的误差补偿会借助于无磁转台。文材料制造J，所以，制造误差一般都比较小。安装误差可献[2]中，利用无磁转台给出基准值，采用分段补偿法对曲在实际使用时，通过精确安装调节把该部分产生的影响做线末端误差较大处复用最小二乘法补偿，取得了一定的

6、效到很小。而且，这两部分的误差可归结为硬铁干扰和软铁果。文献[3]利用BP网络进行训练补偿，补偿后的最大误干扰的一部分j，因此，对磁罗盘的补偿主要就是对硬铁差仍有。文献[4]研究了椭圆假设补偿方法，但其过程较干扰和软铁干扰的补偿。为繁琐。2最dx_-乘法补偿本文以某系统的实际应用为背景，在分析了磁罗盘误未进行补偿时，磁罗盘受周围磁环境的干扰，误差较差的基础上，对磁罗盘的输出先采用最小二乘法粗校，再应大，一般可表述为用BP网络进行精校。该组合补偿结果显示：补偿后的系Aq,=A+Bsin村+Ccosj+Dsin2~b^f+Ecos2th^f，(1)统精度得到大幅提高。式中△为罗差，为磁罗盘的输

7、出值，A，B，C，D，E为l数字磁罗盘误差分析误差补偿系数，则补偿后的磁航向角可表示为磁罗盘在使用过程中难免会产生误差，误差产生的原=+he．(2)因很多，主要分为两类：周围磁环境影响和系统自身在进行磁罗盘补偿时，一般由无磁转台提供航向角基收稿日期：2009—10—1976传感器与微系统第29卷准，则罗差可表示为△=-4,．(3)由式(1)可知，仅需要5组数据即可解算出补偿系数。采用八位置最小二乘法进行补偿时，通过取等间