带倾斜修正的电子磁罗盘倾角测量误差补偿算法.pdf

第21卷第6期中国惯性技术学报Vol.21No.6
2013年12月JournalofChineseInertialTechnologyDec.2013
文章编号：1005-6734(2013)06-0721-05

带倾斜修正的电子磁罗盘倾角测量误差补偿算法

于靖，卜雄洙，叶健
（南京理工大学机械工程学院南京210094）

摘要：针对目前带倾斜修正的电子磁罗盘由于倾角测量误差大，导致航向角测量精度低的问题，提出
了一种基于三轴加速度传感器倾角测量模型进行误差补偿的方法。首先，研究了磁罗盘的倾角测量误
差对航向角测量精度的影响，分析了加速度传感器测量倾角的原理及其误差来源。然后，构建了三轴
加速度传感器测倾角的物理模型，建立了相应的数学模型，采用了改进的最小二乘法对其进行参数识
别，完成对倾角测量误差的补偿。最后，利用BP神经网络算法对周围环境的罗差进行修正。实验结
果表明：通过对倾角测量误差的补偿，在30范围内，其倾角测量误差控制在0.3之内；能够将磁
航向角测量误差由倾角测量误差补偿前的1.8降低到0.6，提高了电子磁罗盘的测量精度。
关键词：电子磁罗盘；误差分析；倾角补偿；算法研究
中图分类号：U666.1文献标志码：A

Inclinationmeasuringerrorcompensationalgorithmfor
magneticelectroniccompasswithtiltcorrection

YUJing,BUXiong-zhu,YEJian
(SchoolofMechanicalEngineering,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China)

Abstract:Inviewthatthemagneticelectroniccompasswithtiltcorrectionhaslargeinclinationmeasuring
errorwhichcauselowprecisionofheadinganglemeasurement,aerrorcompensationmethodbasedonthe
measuringmodelofthreeaccelerationsisputforward.First,theinfluenceofinclinationmeasuringerrorof
magneticcompassformagneticheadingangleaccuracyisstudied.Theprincipleanderrorsourceof
inclinationmeasuringareanalyzed.Then,thephysicalmodelandmathematicalmodelofthreeaccelerations
fortiltsensingareestablished.Inordertomodifytheerrorofinclinationmeasuring,amodifiedleastsquare
methodisproposedfortheparametricidentification.Finally,aBPneuralnetworkalgorithmisusedtocorrect
themagneticdeviation.Theexperimentresultsshowthattheinclinationmeasuringerroriswithin±0.3°in
therangeof±30°aftercompensatingofinclinationmeasuringerror.Asaresult,themagneticheadingangle
errorswerereducedfrom±1.8°to±0.6°bythecompensation.Sotheheadingangleaccuracyofmagnetic
electroniccompassisimproved.
Keywords:magneticelectroniccompass;erroranalysis;inclinationcompensation;algorithmresearch

电子磁罗盘是一种利用地球磁场和重力加速度实角的测量误差。随着各领域对载体导航定位精度要求的
现定向功能的工具，高精度的电子磁罗盘已广泛应用进一步提高，磁罗盘的测量精度要求也越来越高[1-2]。
在导航定位领域，并在航空、航天及国防事业中发挥目前大多数带有倾斜补偿的电子磁罗盘，对于罗盘载
着重要的作用。在实际应用中，电子磁罗盘的输出极体的倾角测量都存在相对比较大的误差，倾角测量精
易受到周围磁环境和工作平面倾斜的影响，造