[發(fā)明專利]一種基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010176346.9
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN102252689A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊梅;劉碩;韓躍;段遠(yuǎn)征;余勇;雷衛(wèi)武
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國浩傳感器技術(shù)研究院(普通合伙)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C17/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，用以實現(xiàn)精確導(dǎo)航的目的，包括以下步驟：采集三軸加速度計數(shù)據(jù)、兩軸陀螺儀數(shù)據(jù)、三軸磁傳感器數(shù)據(jù)；加速度計數(shù)據(jù)通過低通數(shù)字濾波器進(jìn)行處理；陀螺儀數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器進(jìn)行處理；磁傳感器數(shù)據(jù)通過低通數(shù)字濾波器進(jìn)行處理；濾波后加速度計數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)角解算，得到俯仰角數(shù)據(jù)、翻滾角數(shù)據(jù)；濾波后陀螺儀數(shù)據(jù)得到俯仰角速度、翻滾角速度，并與姿態(tài)角解算數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；俯仰角、俯仰角速度數(shù)據(jù)進(jìn)入卡爾曼濾波器；翻滾角、翻滾角速度數(shù)據(jù)進(jìn)入卡爾曼濾波器；濾波后磁傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)入線性化處理器；線性化處理后的磁傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)入磁數(shù)據(jù)校準(zhǔn)；利用校準(zhǔn)后的磁傳感器數(shù)據(jù)，以及卡爾曼濾波后的俯仰角數(shù)據(jù)、翻滾角數(shù)據(jù)，實現(xiàn)磁數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換，得到磁水平三分量值；由磁水平三分量值計算校準(zhǔn)的航向角。

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的磁數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程包括以下步驟，由IGRF模型計算出地磁三分量值，結(jié)合線性化處理的磁傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)入基于橢球假設(shè)的軟硬磁修正模型參數(shù)估計器；再進(jìn)入接受新的線性化處理的磁傳感器數(shù)據(jù)，采用遞歸最小二乘方法剔除軟硬磁干擾影響。

3.如權(quán)利要求1所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的加速度計用于測量重力加速度在加速度計垂直三分量方向的分量，其三分量的合向量大小應(yīng)與地球重力加速度相同，然而，電子羅盤在有加速度的情況下，則加速度三軸分量測量值失真，融合陀螺儀數(shù)據(jù)，能夠補償加速度計三軸數(shù)據(jù)；同時加速度計數(shù)據(jù)也補償了陀螺儀由時間積累造成的誤差。

4.如權(quán)利要求1或3所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：

所述的卡爾曼濾波能夠消除加速度計、陀螺儀數(shù)據(jù)噪聲，以及異常數(shù)據(jù)的影響，提高俯仰角、翻滾角精確度；同時加速度計、陀螺儀數(shù)據(jù)的融合濾波，使得校準(zhǔn)易于實現(xiàn)，在靜態(tài)、動態(tài)情況均可進(jìn)行。

5.如權(quán)利要求2所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的IGRF模型內(nèi)嵌于電子羅盤，能夠給出羅盤所在位置的地磁三分量值，使得羅盤適用地理范圍廣。

6.如權(quán)利要求2或5所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的磁數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程，是利用IGRF模型給出的地磁三分量值，線性化處理后的磁傳感器三軸數(shù)據(jù)，在基于橢球假設(shè)模型的軟硬磁修正模型參數(shù)估計器后，能夠解算出更為準(zhǔn)確的軟磁、硬磁干擾參數(shù)，使得軟硬磁消除效果明顯。

7.如權(quán)利要求2或5或6所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的磁數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程，是基于橢球假設(shè)模型的軟硬磁修正模型參數(shù)估計器后，軟磁、硬磁干擾參數(shù)不僅能夠用于磁傳感器器三軸測試數(shù)據(jù)的軟硬磁修正，而且可以做為軟硬磁修正的遞歸最小二乘估計的初始參數(shù)，大大提高其算?法收斂速度，縮短電子羅盤校準(zhǔn)時間。

8.如權(quán)利要求2或5或6或7所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的磁數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程，軟硬磁修正的遞歸最小二乘估計器計算軟磁干擾的上三角矩陣、硬磁干擾向量，這里的上三角矩陣其矩陣元素全為未知數(shù)，未做任何假設(shè)。

9.如權(quán)利要求1或2所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的電子羅盤空間全方位校準(zhǔn)技術(shù)，在進(jìn)入基于橢球假設(shè)模型的軟硬磁修正模型參數(shù)估計器時，IGRF模型給出數(shù)值需要1個，線性化處理后磁傳感器數(shù)據(jù)要至少6個磁傳感器向量數(shù)據(jù)，且每一個磁傳感器向量數(shù)據(jù)對應(yīng)的方位不同。

10.如權(quán)利要求1或2所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的電子羅盤空間全方位校準(zhǔn)技術(shù)，在進(jìn)入軟硬磁修正的遞歸最小二乘估計時，線性化處理后磁傳感器數(shù)據(jù)要至少9個磁三軸向量數(shù)據(jù)，且每一個磁三軸向量數(shù)據(jù)對應(yīng)的方位不同。

11.如權(quán)利要求1所述的基于磁傳感器的電子羅盤校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的電子羅盤空間全方位校準(zhǔn)技術(shù)，需要包括三軸加速度計數(shù)據(jù)、兩軸陀螺儀數(shù)據(jù)、三軸磁傳感器。