一种八位置数字磁强计系统误差标定方法.pdf

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1、2011年第30卷第3期传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)87一种八位置数字磁强计系统误差标定方法林恒，魏莹莹，李保国(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院。北京100191)摘要：由于数字磁强计本身制作和生产安装的精度差异，产生了数字磁强计的系统误差。通过对数字磁强计的系统误差进行详细分析和理论计算，建立了误差方程，并提出了一种简单有效的系统误差补偿方法一八位置标定方法，并对此方法进行了实验验证。实验结果表明：该方法可以较好地补偿数字磁强计的系统误差，提高航向测量精度。关键词：数字磁强计；

2、系统误差；八位置标定方法中图分类号：V241．61文献标识码：A文章编号：1000-9787(2Ol1)03-0087-038-positioncalibratingmethodforsystemerrorofdigitalmagnetometerLINHeng，WEIYing·ying，LIBao—guo(SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)

3、Abstract：Amongthefactorsaffectingthesystemerrorofdigitalmagnetometer，thecontributorcomesfromtheprecisionvarianceoftheproductionofthedigitalmagnetometerandinstallation．Throughacarefulanalysisandcalculationofsystemerrorofdigitalmagnetometer，asimpleandeffectivemethodforsystemeiTo

4、rcompensationispresentedwhichisthe8-positioncalibratingmethod．Experimentsaredonetoverifythemethod．TheresultSHOWSthatthesystemerorofdigitalmagnetometercanbecompensatedandtheheadingmeasureprecisioncanbeimprovedvalidlybyusingthismethod．Keywords：digitalmagnetometer；systemerror；8-p

5、ositioncalibratingmethod0引言1数字磁强计测量原理导航中航向的测量和误差精确处理是提高导航系统精1．1地球磁场简介度的关键技术问题，陀螺仪虽精度高，但价格昂贵，且误差地球磁场是一个随n#f．q和空间变化的矢量场。选定北随时间积累，动态寻北精度低，初始误差大；GPS虽然测东地地理坐标系，地磁场可由7个分量描述，如图1所示。量误差不随时间发散，但是抗干扰能力差，载体高动态时，无法完成信号的捕获与跟踪；数字磁强计由于体积小、成本低、功耗低、易于安装等特点而被广泛应用于航天、航海、水下等导航系统中。但是，数字磁强计是一种低精度传感器

6、，由于器件本身、使用安装和磁环境的影响会产生很大的误差，因此，如何有效的补偿数字磁强计的误差，提高航向测量精度是应用中必须要解决的重点问题。文献[2]对数字图1磁场矢量分析图磁强计本身的正交误差进行了分析与校正，没有考虑安装Fig1Diagramofanalysisonmagneticfieldvector误差；文献[3]采用了十二位置不对北的方法对数字磁强图1中，D为磁偏角，地理北极与地磁北极的夹角；，为计的误差进行补偿，但相对繁琐。本文从数字磁强计的测磁倾角，地磁场与水平面的夹角；H为水平磁场强度；V为量原理出发，对系统误差进行详细分析，提出一

7、种八位置数垂直磁场强度；F为总磁场强度；为水平磁场强度北向分字磁罗盘系统误差标定方法，并验证了其有效性。量；Y为水平磁场强度东向分量。收稿日期：2010-06-04转传感器与微系统换第30卷标捌厂、●●●．●●l●J●●●，．，中系、j，(三]=[耋≥：C1][参Hr]+[耋]．c4c：：(：三二；][二耋兰：]．c2，A=[兰三三误差系数矩阵；量值[](3)=[]～．计算可得=sinysin0E+cos-sin0cos'，，H--COSH+sinH=-sinycos+sin+cos0cos．y．将，代入式(1)即可计算出磁航向角⋯。由于地磁南北极

8、和地理南北极之间存在磁偏角，因此，以下讨论的磁航向角度和地理航向角度不是一个概念，本文首先求出磁航向角，再减掉磁偏角转换到