磁感式電子羅盤的研制及標(biāo)定方法研究.pdf

1、電子羅盤依靠測量地球磁場矢量的方向得到方位角信息，以其同時具有尺寸小、功耗小、準(zhǔn)確度高、便于集成等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海、機(jī)器人、車輛自主導(dǎo)航、室內(nèi)定位、運(yùn)動檢測等領(lǐng)域。電子羅盤的研制與標(biāo)定方法一直是研究熱點(diǎn)。磁感傳感器具有能耗低、溫漂小、測量范圍大等優(yōu)點(diǎn)，同時可能夠直接提供數(shù)字輸出，不需要復(fù)雜的信號調(diào)理電路，可直接通過微處理器采集其輸出信號，不僅降低了使用成本，也更容易集成到產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中。因此，本文選用磁感傳感器作為地球磁場

2、檢測元件，并與加速度計組合構(gòu)成電子磁羅盤的測量主體。電子羅盤由于傳感器誤差、安裝誤差以及外界磁場干擾等導(dǎo)致其計算輸出的方位角存在誤差。所以，電子羅盤必需在經(jīng)過校準(zhǔn)之后才能正常應(yīng)用。本文的主要內(nèi)容便是針對電子羅盤的校準(zhǔn)方法展開的研究。
　　文章首先詳細(xì)闡述了電子羅盤的航向測量原理，推導(dǎo)了利用加速度計測量重力場計算傾角的公式，并給出了磁方位角的計算公式。然后，介紹了電子羅盤的硬件系統(tǒng)設(shè)計。給出了硬件的設(shè)計框圖，詳細(xì)介紹了磁感傳感器的信

3、號采集電路、加速度計應(yīng)用電路。根據(jù)相關(guān)標(biāo)定方法實現(xiàn)與驗證的需要，設(shè)計制造了一種帶有高分辨率光電編碼器的可繞獨(dú)立的三個軸轉(zhuǎn)動的無磁平臺。另外，按照電子磁羅盤的具體應(yīng)用需求，提供了系統(tǒng)軟件運(yùn)行的程序框圖，并完成了相關(guān)軟件的開發(fā)。
　　根據(jù)誤差生成機(jī)制的不同，將電子羅盤的測量輸出偏差總結(jié)歸納為兩部分:儀表誤差和羅差。針對現(xiàn)在常用的基于橢球假設(shè)的標(biāo)定方法的不足，給出了一種優(yōu)化的基于矩陣分解的最小二乘橢球擬合方法，可有效提高補(bǔ)償參數(shù)求解的穩(wěn)