轴电子罗盘的磁航向角误差补偿研究.pdf

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⋯三轴电子罗盘的磁航向角误差补偿研究compensationmagneticCOmDassErrorheading张爱军1，王昌明1，赵辉2researCnIllree-axiselectronicAi-junl，WANG2008年第27卷第8期传感器与微系统(TransducerTechnologies)(1．南京理工大学机械工程学院精密仪器系。江苏南京210094；2．中国人民解放军南京政治学院基础部。江苏南京210003)摘要：针对某水下运载器中罗盘的工作状态，提出了适合于水下工作的电子罗盘的误差补偿方法。通过分析误差产生的原因，结合实际情况，提出将补偿区间分段的方法，在各个区间分别进行最小二乘误差补偿。实验结果表明：采用分段补偿的方法可以有效补偿小区间误差，能够将最大误差降低到0．3。之内，提高其磁航角的精度，满足高精度导航系统要求。关键词：电子罗盘；误差补偿；分段补偿；磁航向角中圈分类号：v241．61文献标识码：A文章编号：1000-9787(2008)08--0033一030n0I(1．DepartmentScience&Techndogy，NanjingDepartment，NanjingPLA，Nanjing210003，Chi聃)0引言水下导航中航向角的测量和误差精确处理是提高导航系统精度的关键技术问题，已有的测量方式(如电罗经)启动时间长，同时，磨损大、寿命短、故障多、需大功率电源供电；陀螺寻北装置虽然寻北精度高，但价格昂贵，且启动时间长，误差随运行时间积累，动态寻北精度低，初始误差大，且每次各异。利用地磁场来计算磁航向角的电子罗盘(e·compass，EC)因其体积小、功耗低、易于安装，而且，温度特性好、误差又不随时间积累等优点，在水下导航中得到越来越普遍的应用。但是，电子罗盘的航向输出却极易受外界干扰磁场的影响而使精度降低，因此，如何对其进行有效的误差补偿也成为导航领域研究的重点之一。电子罗盘的误差补偿通常都采用转台上某些特定点测量值进行数学处理m3|，文献[1]利用无磁转台给定准确的方向，根据已知的磁倾角和地磁场水平分量，通过实验来确定误差系数；文献[2]针对机械式磁罗盘，分析了软硬铁对磁罗盘罗差的影响，并采用一种工程上成熟的观测罗差的方法对其进行补偿；文献[3]提出了基于扩展卡尔曼滤波和Unscented卡尔曼滤波的方法，对磁罗盘进行实时校正。本文以实际工程为背景，对电子罗盘误差进行分析，推导了误差方程，并根据实际工程情况提出采用分段补偿的方法对电子罗盘进行补偿，实验验证表明：补偿精度高。1工作原理电子罗盘通常由三轴磁阻传感器、两轴倾斜传感器组成，并带有A／D转换电路和微处理器。其原理框图和测量ZHANGChang．min91，ZHAOHui2Instrument，SchoolMechanicalEngineering，NanjingAbstract：Basedmanipulatingunderwaterleastmethodexperimental收稿日期：2008--05—30andMicrosystem331nofUniversity210094，China；2．BasicInstitutePoliticsthepositioncompassinsomevehicle，anforisproposed，whichfitworkingunderwater．Consideringdetail，segmentedinterzoneproposedbyanalyzingerror，whichsquaredadoptedeveryinterzone．Theresultshowsthatsegmentedcompensatesmalleffectively，themaximumdrops0．30betteraccuracymagnetismimproved．Itmeetdemandnavigationsystemwithhish—accuracy．Keywords：electroniccompass；errorcompensation；segmentedcompensation；magnetismlectronicerlDrto'‘-l·onerrorreasoncanevena-‘■-●l-
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-／'M=tan-1面筹亳．⋯_l些坐甓者淼产．(3)[蒌]=[i兰；lo∞7／／i＼一c。-。口o；兰：][茎]，驴咖。1(一妻)p：—Ysiny—-Zh。(1+△y‘-一Xxs。iinn徽处l航坚里!L÷cos27s1‘ncomp髑魅in目一Zc。s4鲫百l,hy一百／*h传感器与微系统第27卷示意图分别如图1和图2所示h差。误差影响最终归结为对三轴磁阻传感器输出信号的影响；第二类误差