[發明專利]一種對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法

在審

• 申請號: 202110840487.4
• 申請日: 2021-07-24
• 公開（公告）號: CN113624253A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 管雪元;尹上;劉雨順;馬訓窮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，根據旋轉體實際所處環境分析誤差來源以及建立包含溫度與環境影響的誤差模型；采用橢球擬合對旋轉體環境誤差進行補償；采用無磁轉臺以及平面旋轉采點的方法對實際地磁傳感器進行補償驗證。

2.根據權利要求1所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，采用兩個兩軸的傳感器正交放置來采集三軸地磁數據，磁傳感器的誤差主要來源自四個方面：旋轉體環境誤差、不正交誤差、靈敏度誤差、零漂誤差。

3.根據權利要求1所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，誤差模型表現為：

[H_x(T) H_y(T) H_z(T)]^T是三軸地磁理論輸出值，是有環境干擾下并受傳感器自身影響的地磁輸出值；旋轉體系數矩陣，G＝[g_x0,g_y0,g_z0]^T為旋轉體偏置矩陣。

4.根據權利要求3所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，在考慮溫度情況下的誤差模型為：是在溫度T下的三軸地磁實際輸出值，C和B矩陣分別是溫度誤差的溫漂比例系數矩陣和傳感器的溫度零偏系數矩陣。

5.根據權利要求3所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，采用二次多項式擬合對溫度影響進行補償，采用基于最小二乘法的橢球擬合對旋轉體環境和傳感器自身誤差進行補償。

6.根據權利要求3所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，地球磁場在短時間內可視為一個恒定磁場，因此地磁場強度H可視為一常量，從而有H^TH＝(H′-G)^TM(H′-G)，其中M＝A^TA，H^TH為常數，A為旋轉體系數矩陣，G是旋轉體偏置矩陣，

7.根據權利要求1所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，采集數據時，將三腳架中心點對準初始設定的地磁測量原點，無磁轉臺水平放置在三腳架上，調整三腳架每個腳的伸縮程度保證旋轉體支撐平面平行于水平面，三腳架和轉動平臺均由無磁材料制成；用四個滾珠軸承支撐旋轉體，將裝有三軸磁強計的組件安裝在頭部，外接數據線與采集設備連接；轉臺和旋轉裝置分別模擬組件的俯仰、偏航和滾轉方向的角度變化。

8.根據權利要求7所述的對三軸磁傳感器的旋轉體誤差補償及實驗方法，其特征在于，采集地磁數據時，無磁轉臺在水平面內從磁北方向開始順時針均勻轉動8個45°度，在每個角度上分別順、逆時針轉動旋轉體一分鐘；驗證標定方法時，上位機將計算得出的旋轉體補償系數發送給旋轉體，旋轉體經過嵌入式計算機解算后輸出實時采集的補償后的三軸地磁值，上位機進行采集后驗證補償后地磁值的正確性。