[發明專利]一種磁羅盤快速校準裝置及方法

在審

• 申請號: 201911360695.3
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110954081A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 伍東凌;呂冰;孟誠;鄧超凡;姜浩
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團有限公司第七一0研究所
• 主分類號: G01C17/38
• 分類號: G01C17/38
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟;廖輝

本發明公開了一種磁羅盤快速校準裝置及方法，包括安裝殼體及修正模塊；安裝殼體為多面體結構，包含至少十二個面，內部用于安裝磁羅盤；磁羅盤采集各個姿態下三軸磁場數據和三軸加速度數據，傳遞給修正模塊；修正模塊建立關于三軸磁傳感器校準前、后三軸磁場數據之間的誤差模型，利用所述各個姿態下三軸磁場數據求解誤差模型，將校準前的三軸磁場數據代入誤差模型后得到磁羅盤校準后的三軸磁場數據，結合三軸加速度數據求解后輸出校準后的磁羅盤姿態角。本發明校準方法簡單，校準效率高。

技術領域

本發明屬于導航技術領域，具體涉及一種磁羅盤快速校準裝置及方法。

背景技術

在導航領域中，磁羅盤由于其自身特有的捷聯特性和體積、精度等方面的優勢在飛機、艦船、水下無人航行器、單兵領域等方面得到廣泛應用。磁羅盤出廠時，必須對自身存在的靈敏度、零偏、三軸非正交度等誤差進行校準，經校準后，方位角、俯仰角、橫滾角精度達到規定的技術指標要求后才能交付用戶使用。在出廠校準過程中，傳統方法需要用到三軸磁場線圈系統、高精度無磁轉臺等復雜精密設備，傳統校準方法操作復雜，校準效率較低，因此，需要設計一種磁羅盤快速校準方法及裝置，用于提高磁羅盤出廠校準效率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種磁羅盤快速校準裝置及方法，校準方法簡單，校準效率高。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種磁羅盤快速校準裝置，所述校準裝置包括安裝殼體及修正模塊；

所述安裝殼體為多面體結構，包含至少十二個面，內部用于安裝磁羅盤；磁羅盤采集各個姿態下三軸磁場數據和三軸加速度數據，傳遞給修正模塊；修正模塊建立關于三軸磁傳感器校準前、后三軸磁場數據之間的誤差模型，利用所述各個姿態下三軸磁場數據求解誤差模型，將校準前的三軸磁場數據代入誤差模型后得到磁羅盤校準后的三軸磁場數據，結合三軸加速度數據求解后輸出校準后的磁羅盤姿態角。

進一步地，所述安裝殼體為正多面體。

進一步地，所述安裝殼體外表面依次標注數字編號，按數字編號順序依次擺放磁羅盤。

進一步地，所述誤差模型的求解方法如下：

將誤差模型取二范數整理作為卡爾曼濾波器的量測方程，將誤差模型中的三軸磁傳感器誤差參數作為卡爾曼濾波器的狀態向量，將單位矩陣作為卡爾曼濾波器的狀態轉移矩陣，以此建立卡爾曼濾波器方程，利用十二種以上不同姿態下的三軸磁場數據求解卡爾曼濾波器方程，解算得到狀態向量的估計值即三軸磁傳感器誤差參數，由此得到誤差模型。

一種磁羅盤快速校準方法，校準方法步驟如下：

步驟一，采用上述的校準裝置，將磁羅盤固定安裝在校準裝置內，改變校準裝置擺放位置，得到磁羅盤不同的姿態，采集十二種以上不同姿態下的磁羅盤三軸磁場數據；

步驟二，建立關于三軸磁傳感器校準前、后三軸磁場數據之間的誤差模型，利用所述三軸磁場數據求解誤差模型中的三軸磁傳感器誤差參數，得到誤差模型；

步驟三，重新采集磁羅盤三軸磁場數據和三軸加速度數據，將重新采集的磁羅盤三軸磁場數據代入誤差模型后得到校準后的三軸磁場數據，結合三軸加速度數據求解得到磁羅盤的俯仰角、橫滾角及方位角，由此輸出校準后的磁羅盤姿態角。

進一步地，所述方位角的求解方法為：將校準后的三軸磁場數據轉化為水平坐標系下X、Y軸方向的磁場數據；然后將所述水平坐標系下X、Y軸方向的磁場數據代入磁方位角計算公式中求解出磁羅盤方位角。

進一步地，所述步驟二中的誤差模型是利用泊松模型建立的。

進一步地，所述步驟二中三軸磁傳感器誤差參數的求解方法具體為：