无航向基准时数字式磁罗盘的自差校正.pdf

第38卷第10期上海交通大学学报Vo1．38NO，10
2004年10月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY0Ct．2004

文章编号：10062467(2004)1O-1757—04

无航向基准时数字式磁罗盘的自差校正

张静，金志华，田蔚风
(上海交通大学信息检测与仪器系，上海200030)

摘要：针对某无人驾驶飞艇中安装罗盘吊舱的工作状态，提出适合于野外作业环境无外部航向
基准时数字磁罗盘的自差校正方法．通过分析自差产生的原因以及硬铁和软铁磁力对自差的不同
影响，采取了粗校和精校两步走的策略．先用磁力畸变特性进行硬铁校正，再把自差当作小量，分别
采用最小二乘法、递推最小二乘法和卡尔曼滤波器进行剩余硬铁磁力和软铁系数的估计．通过
HMR3300数字磁罗盘的自差校正实验，表明该方法能提高罗盘在干扰磁力下的测量精度，在载体
倾斜小于5。条件下，航向角测量精度由原来的6。提高到1。．
关键词：磁罗盘；自差；最小二乘法；卡尔曼滤波
中图分类号：V241．61文献标识码：A

DeviationCalibratingforDigitalMagneticCompass
withoutHeadingReference

ZHANGJingJINZhi—hua7IANWei—feng
(Dept．ofInformationMeasurementTechnologyandInstruments，

ShanghaiJiaotongUniv．，Shanghai200030，China)

Abstract：Thispaperproposedamagneticdeviationcalibrationstrategysuitabletoimplementingonspot

foranunmannedairshipwithouthigh—accuracyheadingreferences．Basedonthemagneticdeviationchar—

acteristics，itadoptsthreeapproachestocalibratehardironstrengthandsoftironcoefficient．Thehard

ironstrengthiscoarselyestimatedbymulti—positionmagneticfluxdensities，thentheremainingdeviation

isconsideredassmallorder．Theleast—squareestimationatmulti—positiontestandKalmanfilterforreal—

timeestimationarerespectivelyappliedtoacquiretheremaininghardironstrengthandsoftironcoeffi—

cients．ItscalibrationresultsforHMRS300digitalmagneticcompassshowthatthecoarsecalibrationstep

andaccuratecalibrationstepcanimprovetheheadingaccuracyundercarriermagneticdisturbance．The

headingaccuracyof1。canbeachievedwhenthecarriertiltangleislessthan5。，whiletheoriginaldevia—

tioniS6．2。．

Keywords：magneticcompass；magneticdeviation；least—squareestimation；Kalmanfilter

随着微机电加工技术的发展，微小型磁罗盘相磁罗盘一样，需要在载体硬铁和软铁磁力环境中进
继问世，已被广泛用于卫星、无人驾驶飞机、车辆导行自差校正．由于测量系统质量和体积的限制，研制
航和机器人控制等场合．数字磁罗盘与传统机械中的某无人驾驶飞艇单独设置数字磁罗盘作为姿态

收稿日期：20030923
基金项目：电子部“十五”预研资助项目(415011102)
作者简介：张静(1971一)，女，江西上犹人，博士生，主要研究方向为车辆导航及GPS定位与测姿技术等．金志华(联系人)，男，教授，
博士生导师，电话(Te1．)：02162933783；E—mail：[e-mail]．

上海交通大学学报第38卷

传感器，这给磁罗盘的实际应用提出了一个问题，即式中：H一[日HH]，为地磁力在当地水平
它如何在没有航向基准的情况下进行自差的校正．坐标系(g)上的分量；H