[發明專利]一種用于三軸磁傳感器簡易校正的兩步校正方法

有效

• 申請號: 201610945745.4
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN106569150B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 吳志強;項建梁;姜磊;朱欣華;王宇;蘇巖
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R33/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種用于三軸磁傳感器簡易校正的兩步校正方法，將方型工裝載體做任意角度的旋轉，得到一系列地磁場強度三軸分量的測量值。利用基于橢球擬合的三軸磁傳感器誤差補償方法，對上述的地磁場強度三軸分量的測量值進行校正，求得誤差校正系數矩陣和綜合零偏誤差。然后將方型工裝載體置于水平大理石平臺上，令方型工裝載體坐標系的X、Y、Z軸分別朝上，讓方型工裝載體繞朝上的坐標軸緩慢旋轉至少一周得到測量數據，利用最小二乘的原理求得正交坐標系轉換矩陣。本發明對三軸磁傳感器自身坐標系與載體坐標系不重合導致的安裝誤差進行了有效的校正，同時整個校正過程簡捷、省時、精度高，不依賴于精密儀器提供準確的方向基準、水平基準等。

技術領域

本發明屬于傳感器技術，具體涉及一種用于三軸磁傳感器簡易校正的兩步校正方法。

背景技術

李勇，劉文怡，李杰，張曉明，蔣竅在《基于橢球擬合的三軸磁傳感器誤差補償方法》(傳感技術學報，2012，25(7)：917-920)一文中，提出在分析磁傳感器誤差產生機理的基礎上，建立了磁傳感器的誤差模型，推導了誤差系數的解算公式，并利用橢球擬合的方法對三軸磁傳感器進行了測試標定和誤差補償，有效地標定了三軸磁傳感器的不正交誤差、靈敏度誤差和零偏誤差。但是該標定方法并沒有考慮三軸磁傳感器在實際應用中普遍存在的安裝誤差問題。

王萌夏，吳益飛，于斌在《基于迭代算法的三軸磁傳感器標定與誤差補償技術研究》(兵工自動，2015，34(2)：81-85)一文中，簡要分析了三軸磁傳感器測量過程中的誤差來源，給出了磁傳感器標定與測量誤差的參數化數學模型，分析了如何應用迭代算法來確定相關的誤差參數，有效地校正了三軸磁傳感器的制造誤差和環境誤差，但同樣該方法并沒有將磁傳感器的安裝誤差考慮在內。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種用于三軸磁傳感器簡易校正的兩步校正方法，解決了現有的磁傳感器校正過程中普遍未考慮的安裝誤差問題，對磁傳感器的安裝誤差進行了有效的校正。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種用于三軸磁傳感器簡易校正的兩步校正方法，方法步驟如下：

步驟1、基于橢球擬合對三軸磁傳感器進行標定：

步驟1-1、將方型工裝載體做任意角度的旋轉，從而得到一系列做任意角度旋轉時的地磁場強度三軸分量的測量值；

步驟1-2、利用基于橢球擬合的三軸磁傳感器誤差補償方法，對上述的地磁場強度三軸分量的測量值進行校正，求得誤差校正系數矩陣C₁和綜合零偏誤差

步驟2、基于水平面內三軸旋轉對三軸磁傳感器的安裝誤差進行校正：

步驟2-1、將方型工裝載體置于水平大理石平臺上，并將方型工裝載體坐標系的X軸朝上，讓方型工裝載體繞X軸緩慢旋轉至少1周，求得向量[c₁₁ c₁₂ c₁₃]^Τ。

步驟2-2、將方型工裝載體置于水平大理石平臺上，并將方型工裝載體坐標系的Y軸朝上，讓方型工裝載體繞Y軸緩慢旋轉至少1周，求得向量[c₂₁ c₂₂ c₂₃]^Τ。

步驟2-3、將方型工裝載體置于水平大理石平臺上，并將方型工裝載體坐標系的Z軸朝上，讓方型工裝載體繞Z軸緩慢旋轉至少1周，求得向量[c₃₁ c₃₂ c₃₃]^Τ。

步驟3、磁傳感器測量結果的綜合校正模型為：

式(11)中是地磁場矢量在磁傳感器自身坐標系下的實際測量結果。