磁罗盘姿态解算及误差补偿.pdf

万方数据

—夏哥1网麓怒掣嚣三慧兰：挈2’三=2磁罗盘姿态解算及误差补偿李风英，高田，羊彦．m，．MagneticCompass3个轴向的磁场强度H：、成、H6是在载体唑标系fJX。y。Z。AttitudeSoIutionandCompensationof引言l磁罗盘姿态解算J=If(1)(西北工业大学电子信息学院，陕西西安Error磁罗盘【11通常由i轴磁阻传感器、i轴加速度计以及信号磁阻效应测馈地球磁场，以确定载体的磁航向信息；通过加速度汁传感器测髓载体与水平面的倾角，从而确定载体的俯仰角和横滚角。它省去厂硬件平台及会带来秘累误差的惯性元件陀螺仪，因此具有体积和功耗小、成本低、启动快、-Hr靠性高、解箅原理，并分析引起磁罗盘测馈误差的}要因素和补偿方法。最后结合项目试验给出了补偿前后的效果图，以满足磁罗盘的基础应用。1．1磁罗盘姿态角定义磁罗盘姿态角的定义[2’如下图l所示，磁阻传感器测翳的H：。N—s表爪地球南北极轴线．N7一S’表示地磁南北极轴H；与当地磁f午线的炎角。俯仰角口为载体啦标系y轴IJj其在导航啦标系卜投影的央角。横滚角y为载体啦标系X轴与H，，H。，口，y，求得妒，进而得到偏航角9．1．2磁罗盘姿态角求解过程磁鞋l传感器利用地磁场敏感航向寻找磁北，安装磁阻传感器时，令其3个敏感轴与载体擎标系重合。测皱值为H：H：1。当载体唑标系与导航啦标系霞合时．传感与导航啦标系的夹角．因此委将磁阻传感器住载体啦标系F的角度．得到载体唑标系(Ⅸ。KZ。。则两次旋转的坐标变换可Kcosyfcos目l于加速度if．测得的是载体相对于惯性夺|'日J的加速度在载体啦标系(Ⅸ。KZ。中的投影．其测破值为重力加速度g在戟体艰标A：A：1，同样可以建立坐标变换9{i阵如Ft中围分类号：rJ'P212．9摘要：详细介绍了磁罗j：l}的姿态解锋原理．并分析-r造成磁罗盘解苒误差的主要冈索．提出了摹于最小二乘的36位置法，蕈点对其中的罗蔗以及制造误燕巾的零化误篪和疋敏度误篪进行r补偿修正l并用项|{试验验证缁}}j；当只进{i零位误艘和疲敏度误蔗修IIi时。m经过矽座补偿后。磁罗盘的偏航角解算误差叮挖制在O．5。以内；实验结果表明，经过补偿后。关键词：磁罗盘；姿态解算l误差补偿#罗差}最小二乘LiFengying，GaoTian，YangYan0调理电路和复佗消磁电路组成。磁罗盘通过磁阻传感器，利用便于维护和无长期漂移等优点。本文将详细介绍磁罗髓的姿态下测得的．其在导航啦标系(地理系)下的投影为H：、H：、线．其夹角卢称为磁偏角。9为前进方向在地旦ll也标系的投影其在导航坐标系卜投影的灾角。磁罗盘就足撤据测得的H，．收稿日期：2010一11—28I作者简介：乍风英(1986一)．女．陕西西安人．硕I：研究’E．主要从事倌号‘jf矗息处理方向的研究．器的测时值记为fH：H：、。由于偏航角足载体唑标系测破值变换列导航氆标系中。假设开始时，载体啦标系与导航坐标系绕水平y6轴旋转日角鼋(JX’ay7。Z7。。然后绕X’一横滚y用卜．式表示：y^Z6上式中的俯仰角口和横滚角y由加速度计的输fI{求得．由系X。、y。、乙轴的分鼍．设加速度计3个轴的测皱值为fA：文章编号：167l一4598lzoll)07—177l—03文献标识码：A710129)磁罗11}5t的偏航角解算误謦最大II『达3。l磁罗盛的解算精『堑叫娃提高．}L成本低．使J}J简便．适用范围广。(ColIegeElectroniclnformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity．Xi，an710129，China)majormagneticproject：when修回日期：2011一01一08。基金项目：航天科技创新肇金项f{(N7c图1磁罗盘姿态角的定义肥厂X6]O]广cos口—sin口]厂X．siny1o—sinysin口oz．Abstract：ltintroducesattitudesoIutiontheorycompassindetail，analyzesthefactorsthatcausedmag—neticcompass。proposes36positionmethodbasedleastemphasj2escompensationcorrectiondeviationsens⋯vityjnmanufacturingThisexperimentalrificationobtalnedbyt}leonlysensitivityerror．theyawangIesolutionbe3。IbutanglecontroIIedO．5。orlessafterdeviation．TheresuItsshowlhat，thesolutjon