基于差分磁罗盘的组合航向系统.pdf

北京航空航天大学学报April2008
2008年4月
Vo1．34No．4
第34卷第4期

基于差分磁罗盘的组合航向系统

郝振海黄圣国

(南京航空航天大学民航学院，南京210016)

摘要：为了解决在城市交通中动态干扰磁场对磁罗盘的干扰问题，对磁罗盘动态
干扰的特点进行了分析；提出了差分磁罗盘DMC(DifferentialMagneticCompasses)的概念；设
计了基于差分磁罗盘和速率陀螺的组合航向实验系统；研究了基于阈值判断的差分磁罗盘动
态干扰识别技术．实地跑车实验结果和理论分析吻合较好．实验表明：与单一磁罗盘相比，差分
磁罗盘能较好地识别出动态磁场干扰，提高了磁罗盘在城市交通中的可用性-组合航向系统的

鲁棒性和精度也得到了提高．
关键词：动态干扰；差分磁罗盘；速率陀螺；导航
中图分类号：V241．61
文献标识码：A文章编号：1001-5965(2008)04-0377-04

Integratedheadingsystembasedondifferentialmagneticcompasses

HaoZhenhaiHuangShengguo

(SchoolofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)

Abstract：Tosolvethemagneticcompassinterferenceproblemcausedbythedynamicinterferencemag—

neticfieldinurbantrafficenvironment，thefeatureofthedynamicmagneticinterferencewasanalyzed．And
theconceptofthedifferentialmagneticcompasses(DMC)wasproposed．Anintegratedheadingsystemmodule
basedontheDMCandtherategyroscopewasdesigned．Thedynamicinterferencerecognitiontechnologyof
DMCbasedonthejudgmentofthethresholdvaluewasinvestigated．Theagreementofthetheoreticalanalysis
withtherealnavigationexperimentalresultsshowsthattheDMCcanrecognizethedynamicmagneticinterfer—

encesbetter，comparedwithsinglecompass．Theapplicationrangeofthemagneticcompassintheurbantraf-

ticenvironmentisextended．Therobustandtheprecisionoftheintegratedheadingsystemarealsoimproved．

Keywords：dynamicmagneticinterferences；differentialmagneticcompasses；rategyroscope；naviga—

tion

磁罗盘和角速率陀螺都是用来测量航向的传磁罗盘静态误差补偿方法已比较成熟．
感器．磁罗盘通过地磁场测量磁航向，但是其容易但是由于城市交通中动态干扰的严重不规则性，
受到外部磁场的干扰而出现航向误差．低价位的磁罗盘动态误差补偿方法鲜见相关研究．有一种
硅微角速率陀螺在长时间工作后，由于其误差累自适应算法，通过GPS(GlobalPositionSystem)信
积以及漂移特性，其航向误差可以达到几十度．号不断校正磁罗盘．但是考虑到城市交通的现
可以将磁罗盘和速率陀螺两个航向传感器进实性因素，该方法的可行性不高．已有的磁罗盘和
行组合．磁罗盘的磁航向为速率陀螺确定航向初速率陀螺组合方式仍以陀螺为主要判断依
值，而且可以抑制速率陀螺累积误差与漂移．另一据，这依然会带来误差累积和漂移问题．因此，寻
方面，利用速率陀螺相对航向短时间精度高的特找出能够正确识别磁罗盘动态干扰，提高磁罗盘
点，降低外界磁场干扰对磁罗盘测量的影响．
航向数据有效性的方法，是解决磁罗盘和速率陀

收稿日期：2OO7
基金项目：863计划资助项目(2006AA12A108)
作者简介：郝振海(1977一)，男，江苏南京人，博士生，[e-mail]

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螺组合问题的一个关键所在．度的大小，与到磁场源