一种基于椭球约束和Procrustes分析的磁矢量传感器校正算法.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．、2012AnAlgorithmforTri-AxialMagnetometerCalibrationBasedonEllipsoidConstraintsandProcrustesAnalysisXIEQiyuan，LUYuping，QIAOBing，LIYuan(CollegeofAstronautic，Na耐ngUniversityofAeronauti

2、cs&Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Inordertoeliminatetheunwanteddisturbancebythevehiclesandsomeotherinstrumentsinmagneticdetection，thispaperpresentsancalibrationalgorithmfortri—axialmagnetometer．Byclassifyingtheerrors，usingtheellipsoidrestrict

3、ionmethodandorthonormalProcrustesanalysis，amapfrommeasuredatatotheEarth’Smagneticvectordatacanbeconstructed，whichcanremovetheunwanteddisturbance．ThesimulationresultsshowthatthecalibrationalgorithmiScompetentfordifferentnoiselevels．Keywords：tri-axialmagn

4、etometer；ellipsoidrestrictionmethod；orthonormalProcrustesanalysisEEACC：7220；7310Ldoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．12．012一种基于椭球约束和Procrustes分析的磁矢量传感器校正算法谢启源，陆宇平，乔兵，李渊(南京航空航天大学航天学院，南京210016)摘要：磁矢量传感器在测量过程中将受到载体及其他工作部件的干扰，为保证和提高测量精度，提出了基于椭球约束和Procrustes分析

5、的磁矢量传感器校正算法。在分析误差来源并进行分类的基础上，建立了磁矢量传感器误差模型，通过椭球约束法和正交Procrustes分析获得了由测量值到真值的映射关系，实现磁矢量传感器的校正。仿真结果表明，该校正方法能有效地完成磁矢量传感器的校正，而且方法简单、易于实现，在较大噪声水平下也能较好的完成校正工作。关键词：磁矢量传感器；误差校正；椭球约束法；正交Procrustes分析中图分类号：V241．61文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)12—1684—04矢量传感器与标量传感器不同，

6、存在自身误差本文提及的算法属于第2类校正方法，通过建源的同时，还受载体磁场及其姿态扰动的影响⋯，立磁矢量传感器的误差模型，并在椭球约束算法的加上频谱范围很宽的地磁扰动J，要获得较高精度基础上，使用正交Procrustes分析方法提高校正精的测量磁场信息，必须对传感器进行校正。度，最终实现传感器的校正。磁传感器的校正方法有很多，但用于标量磁1传感器误差模型及校正算法设计传感器的校正方法不能满足矢量传感器的需求，对磁矢量传感器的校正，国内外都有相关研假设磁矢量传感器的测量轴与载体坐标系重究_】’，校正方法

7、主要分成两大类J：第1类是将合，则其测量当地地磁矢量的真值应为在载体不同误差进行分别建模，并通过校正算法对每一坐标系各轴上的投影，记为五。磁矢量传感器的输种误差参数进行估计，从而实现整个传感器的校出值为五在传感器3个轴上的投影，记为无。此正，如基于FLANN的误差校正算法、基于线性时，若不存在测量误差和噪声，有=，但在实际参数化模型的校正算法等；第2类是找到一个安装和测量情况下，理想无误差状态不存在，即一般从测量值到真值的映射，实现传感器的校正，如基情况下≠。本文介绍的校正方法就是估计一于椭圆拟合_6

8、和椭球约束的校正算法等。第2个映射关系／使得元)。类校正方法没有第1类校正方法那么直观，但可1．1误差模型建立以同时校正多种误差。根据误差来源，将零偏误差与其他不随姿态和收稿日期：2012—07—31修改日期：2012—11—15第12期谢启源，陆宇平等：一种基于椭球约束和Procrustes分析的磁矢量传感器校正算法1685时间变化的误差等效为硬铁误差，随时间变化的误fl差等效为软铁误差。硬铁误差、软铁误差加上安装角度误差、标度系数误差和噪声，一起构成