数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究
磁罗盘动态性能校准研究
磁罗盘动态性能校准研究【摘要】介绍了数字磁罗盘动态性能测量原理、测试方法。
通过校准磁罗盘静态和动态状态下的方位角的示值，计算出磁罗盘的零偏和方位角均方根误差，研究在动态性能下方位角示值的变化，为磁罗盘在动态状态下应用提供校准数据，从而提高磁罗盘的方位角测量精度。
【关键词】数字磁罗盘；方位角；动态性能1.引言数字磁罗盘[1]被广泛应用于国防军工系统的各个行业，包括船舶、航空、航天、兵器等领域。
在太空中，磁罗盘可以用于卫星姿态的控制；在装甲车辆和水面舰艇上，磁罗盘作为GPS导航系统的补充，当GPS导航系统失效时用于导航；在导弹发射系统中，磁罗盘用于发射准备前方向角度的定位；在各类军用作战飞机上，磁罗盘用于各种飞行姿态的测量；在水下航行器上，磁罗盘用于水下导航及航行姿态的测量；在水雷、鱼雷上，磁罗盘用于定向攻击的导航手段之一；在港口防护、水下物理场测试中，磁罗盘用于水下方向定位，除国防军工系统外，磁罗盘在其他行业也有广泛应用，如在石油系统中，磁罗盘用于油井方向的测量；在越野车、各类民船中，磁罗盘被用于导航；在海洋环境检测中，磁罗盘用于水下方向定位。
生产厂家一般只提出了磁罗盘的静态技术指标，在实际使用中，磁罗盘的输出响应一般存在滞后现象，特别是在运动状态，磁罗盘的角度输出值有时不能很好的反映其当前状态，本文测量了磁罗盘静态性能[2]指标、动态性能[3]指标，并比较在静态和动态技术指标的不同，测量的数据为磁罗盘在实际应用中进行修正提供可靠的数据，提高磁罗盘的测量精度。
2.校准方法和校准原理动态性能校准是利用三轴无磁转台模拟磁罗盘的运动状态，以转台的实时角度为标准，在匀速转动和匀加速转动的状态下，对磁罗盘的方位角输出精度进行校准。
将被检磁罗盘安装在三轴无磁液压转台[4]的工作区安装面上，三轴无磁液压转台产生磁罗盘动态校准所需的运动状态；磁罗盘在运动过程中输出的方位角数据同步传输到控制系统中，与三轴无磁液压转台的运动数据进行同步数据处理，实现磁罗盘的静态性能校准、动态性能校准。
测量中的误差补偿与数据校正方法探讨
测量中的误差补偿与数据校正方法探讨随着科技的不断进步，测量技术也在不断的发展和实践中得到了应用和提升。
然而，在实际测量中，我们难免会遇到由于各种原因产生的误差和不准确性。
为了提高测量的精度和准确性，误差补偿与数据校正方法成为了必不可少的环节。
测量中的误差不仅来源于仪器本身的精度和稳定性，还包括环境因素、操作员技术水平等因素的影响。
因此，我们需要通过一系列的手段和方法来对这些误差进行补偿和校正。
首先，对于仪器的误差补偿，我们可以采用仪器校正的方法。
例如，利用标准样品进行校准，将仪器的读数与标准值进行比较，计算出仪器的误差值，并进行相应的调整和补偿。
其次，对于环境因素的影响，我们可以通过环境的控制和调整来减小误差。
例如，在温度变化较大的环境下进行测量时，可以通过恒温等措施来稳定环境温度，从而减小温度对测量结果的影响。
除了仪器校正和环境调控外，我们还可以利用数据处理和统计方法来进行误差补偿和数据校正。
例如，通过重复测量和数据平均的方法，可以减小由于偶然误差造成的不确定度。
同时，还可以利用拟合曲线的方法对测量数据进行处理，从而得到更加准确的测量结果。
此外，还有一些专门用于数据校正的方法，例如，最小二乘法、插值法等。
这些方法通过对测量数据进行分析和处理，利用数学模型来拟合和校正数据，从而消除误差和提高测量的准确性。
综上所述，测量中的误差补偿与数据校正方法是提高测量精度和准确性的关键。
通过仪器校正、环境控制、数据处理和统计等方法，我们可以减小误差和不确定度，得到更加准确的测量结果。
然而，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的方法，并在实践中不断优化和改进，以提高测量技术的水平和质量。
只有不断探索和创新，我们才能不断提高测量的准确性，为科学研究和工程实践提供可靠的数据支持。
高精度电子罗盘的误差修正技术研究
高精度电子罗盘的误差修正技术研究冯田佳点;孙乾;吕建廷【摘要】常规的数字罗盘受实际工作环境影响很大，输出精度较低，为了使其达到更高精度级别的精度和分辨率，本文全面分析了产生误差的原因，提出了相关的误差补偿算法、进行了仿真，并研制了相应的3轴数字罗盘硬件平台，结果表明可以很大程度上提高罗盘的输出精度和分辨率。
【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2012(000)016【总页数】2页(P8-9)【关键词】电子罗盘;MEMS磁传感器;MEMS加速度计;倾角测量;嵌入式系统【作者】冯田佳点;孙乾;吕建廷【作者单位】华东理工大学,上海市 200237;华东理工大学,上海市 200237;华东理工大学,上海市 200237【正文语种】中文电子罗盘依据地磁场的方向测量指向，同时通过磁传感器感应地球磁场实现测向定位。
地理的两极和地磁场的两极不重合，两者连线之间存在的磁偏角。
且地球磁场的磁力线在地球表面的分布的大小和方向是不同的。
比如在北美，磁力线与地球表面呈70度，这个角叫磁倾角。
在本文所用的三轴磁传感器中，其内部集成了3个惠斯通电桥，它们彼此互相垂直，分别对应直角坐标系中的x、y、z轴。
在通过这3个轴取得初始的磁数据后经过桥偏置补偿、硬铁补偿后，所得数据即可用于3D方程的求解，进而计算航向。
本文所用的三轴磁传感器中对应直角坐标系中的x轴和y轴决定了水平面，z轴垂直于水平面，此处的地磁场Hearth在水平面上的分量Hnorth所指即磁北的方向。
而x轴所指的即当前的方位的正前方，所以我们只需要测出x轴和Hnorth之间的夹角即可以知道当前的方位角α。
上述即为水平状态时电子罗盘的测角原理。
由式1可知我们所测得的方位角只是当前位置和地磁北极之间的夹角。
由于地磁北极和地理北极之间存在磁偏角，故应根据磁偏角相应的加上或减去当前所在方位的磁偏角，得到的才是当前位置真正的方位角。
而地球不同位置的磁偏角不同，应利用GPS接收器来确定当前的位置，从而校正地理位置带来的方位角测量误差。
数字罗盘的设计与误差补偿方法的研究-wyx_20140212
安徽建筑工业学院毕业设计 (论文)专业通信工程班级 10通信（1）班学生姓名王宇轩学号 10205040238 课题数字罗盘的设计与误差补偿方法的研究——系统总体设计指导教师金勇2014年6月课题名称数字罗盘的设计与误差补偿方法的研究——系统总体设计院系：电子与信息工程学院系别：通信工程姓名：王宇轩学号：10205040238班级：10通信（1）班导师：金勇摘要本文在了解地磁导航的原理、磁罗盘用途的基础上，针对国内外数字罗盘研究开发的现状，采用各向异性磁阻传感器(AMR)、双轴加速度计(MEMS)、结合单片机芯片，研制了一种低成本、高精度基于磁阻技术的具有倾斜补偿功能三维数字罗盘。
本文分析了磁阻效应、磁阻传感器及加速度计的工作原理及输出信号特征，重点介绍了整个系统的工作原理及组成，确定了各项系统指标和主要器件的选型，完成了三维数字罗盘系统的总体设计，论述了系统的硬件电路设计及软件的总体设计思想。
利用该方案设计的三维数字罗盘测量系统，硬件上具有体积小、重量轻、功耗和成本低等特点；软件设计采用模块化设计方法，可修改性强，能根据需要方便地进行修改。
关键词：磁阻传感器双轴加速度计C8051F320 总体设计AbstractBased on understanding of the principle of magnetic navigation and the use of magnetic compass, Knowing the digital compass’s research and development of domestic and foreign, Using anisotropic magnetoresistive sensor (AMR), dual-axis accelerometer (MEMS), combined with single chip, Based on magnetoresistive technology developed a low cost with high accuracy’s three-dimensional digital compass. The paper analyzes the magnetoresistance, magnetoresistive sensor and the accelerometer output signal characteristics of the working principle, Introduce the focus of the whole system works and composition, identified the main components of the system indicators and the selection, complete the three-dimensional digital compass system design are discussed hardware circuit design and software design ideas. This digital compass measurement system, the hardware is small, light weight, power consumption and low cost; software design use the modular design method can be modified and strong, can easily be modified as needed.Keywords:Magnetoresistive sensor Dual-axis accelerometer C8051F320 Overall design目录摘要 .................................................................................................................................. I I 1 引言 . (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2研究内容 (1)1.3论文结构 (2)2 数字罗盘的工作原理 (3)2.1数字罗盘测量原理 (3)2.1.1 磁阻效应及磁阻传感器 (3)2.1.2 角度测量与方向计算 (4)2.2系统构成 (5)2.3数字罗盘模块 (5)2.3.1 磁阻传感器 (5)2.3.2 加速度计 (6)2.3.3 运算放大器 (6)2.3.4 微控制器 (7)2.4外围模块 (8)2.4.1 电源模块 (8)2.4.2 各种接口 (8)（1）USB接口 (8)（2）JTAG接口 (8)2.5本章小结 (9)3 系统总体设计 (10)3.1系统方案与设计指标 (10)3.2主要器件选型 (11)3.2.1 主控芯片 (11)3.2.2磁阻传感器 (13)3.2.3 加速度计 (15)3.2.4 放大器 (17)3.2.5 液晶显示模块 (18)3.3本章小结 (19)4 系统硬件设计 (20)4.1罗盘航向测量电路设计 (20)4.1.1核心控制电路的设计 (20)4.1.2数字罗盘电路设计 (20)（1）磁阻传感器电路 (21)（2）加速度计电路 (21)（3）置复位电路 (21)（4）信号放大电路 (22)4.2调试板接口电路设计 (22)4.2.1电源电路及基准电压电路设计 (22)（1）电源电路 (22)（2）基准电压电路 (23)4.2.2调试板接口电路设计 (23)（1）LCD液晶显示接口电路 (23)（2）串口通信电路 (24)4.3本章小结 (25)5 系统软件设计 (26)5.1系统软件设计概述 (26)5.2软件总体流程 (26)5.4本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录1 系统原理图 (32)附录2 系统PCB图 (33)附录3 主程序 (35)附录4 实物图 (39)1 引言1.1 课题背景及意义地磁导航是一种重要的导航方式，广泛应用于航海、海上平台控制、GPS集成死区推估等方面。
磁罗盘的精度与误差分析
磁罗盘的精度与误差分析磁罗盘是一种常用的导航仪器，用于确定方位和导航。
它通过测量地球磁场的方向来确定北方向，并结合其他导航工具如地图和望远镜来提供准确的方向信息。
然而，磁罗盘的测量结果并不是绝对准确的，因为它们可能受到各种误差的影响。
首先，磁罗盘的精度与其制造质量和设计有关。
制造商应确保磁罗盘具有良好的机械结构和高质量的磁性材料。
制造过程中的不良材料或生产错误可能导致指示不准确的结果。
因此，选择一个知名的制造商并购买质量可靠的磁罗盘是很重要的。
此外，环境条件也会对磁罗盘的精度产生影响。
磁罗盘应该在无风的条件下使用，并要远离电子设备、大型金属物体和其他可能干扰地球磁场的物体。
这些干扰源可能会引起磁罗盘的指示偏离，并导致不准确的方向测量。
因此，在使用磁罗盘之前，应该仔细考虑周围环境，并尽量消除潜在的干扰。
另一个影响磁罗盘准确度的因素是外部磁场的干扰。
地球上的磁场并不是均匀的，而且可能会受到其他物体或地理特征的影响。
例如，附近有大型岩石或金属物体可能会扭曲附近的磁场，从而影响磁罗盘的指示。
在这种情况下，使用磁罗盘的精度就会受到限制。
为了减小这种误差，使用磁罗盘时应避免靠近这些干扰源，并了解附近地理特征的可能影响。
除了外部干扰，磁罗盘本身也可能存在一些内部误差。
例如，磁罗盘的刻度盘或指针可能存在误差，导致测量结果的偏离。
为了减小这些误差，磁罗盘制造商通常会在生产过程中进行校准，以确保其准确性。
此外，使用磁罗盘时，使用者应确保仔细读取并准确解读刻度盘上的指示。
最后，使用者自身的技能和经验也会对磁罗盘的准确性产生影响。
正确的使用技巧和解读能力是确保测量结果准确的关键。
使用者应该接受相关的培训和指导，以熟练掌握使用磁罗盘的方法和技巧。
此外，在实际使用中，使用者还应注意消除人为误差，如身体姿势和手持稳定等方面的因素。
总体而言，磁罗盘的精度主要取决于其制造质量和设计、环境条件、外部磁场干扰、内部误差以及使用者的技能和经验。
数字电子罗盘误差分析及校正技术研究
平均误差 7’ #/. （ 均方根） ! 注： 表中方位测量单位为度， 目标真值使用方向机测量， 测量 精度优于 $ 189， 车头指向与初始校正方向一 致时， 误差较小； 如果车头指向与初始方向不一致时， 误差将增大， 特别是相差 "/-. 时， 误差最大可达 "4. ， 测量结果基本不能使用。 传统的校正技术是假定：
如果车头指向与初始方向不一致时误差将增大特别是相差180误差最大可达16则载体在原地旋转一周后测量数据在水平面的投影分量服从正圆分布经过多次试验验证当车载平台在某一指向校正如果车载平台的指向与校正方向差值小于30则平台指向变化对测量精度的影响较小因此在实际使用时可使用罗盘测量出载体平台的概略指向作为计算补偿量时的输入值数据处理流程使用式对电子罗盘输出值进行补偿的步骤和流程如下使用侦察设备的电子罗盘测量装载平台指向的概略方位为软铁磁场在xy轴上的投影分量但实际情况并非如此尤其是在本例中罗盘与平台之间存在相对运动导致软铁和硬铁的磁场强度的大小和方向不能够维持恒定加之实际应用时车载平台的指向是随机的导致了标定环境的磁场分布和使用环境的磁场分布不一致使标定失效测量精度变得非常差考虑装载平台指向补偿因素的校正方法假定未受干扰的地磁场在则目标方位角的真值应为瞄准目标记录电子罗盘输出值标定时需要注意以下几点用于标定的目标数量应不少于18并均匀分布在以观察中心为圆心的周边每隔30或更小测一组数据2台侦察设备分别安装在车载平台上然后应用本文给出的校正补偿方法对设备的补偿系数进行rctan为了得到目标方位角的真值必须从罗盘的输rctanrctan
盘生产商建议尽量移去罗盘附近的软铁物质， 然后对 硬铁物质进行校正。 ! ’ !# 特殊应用模式下的校正技术 #’ #’ "! 应用背景 电子罗盘置于某侦察设备中， 侦察设备的装载平 台为轻型越野车， 侦察设备能相对于车载平台进行方 位巡航和俯仰运动。通过测量侦察设备与目标之间的 距离以及观察光轴与目标之间的方位与俯仰角， 解算 出目标的地理坐标。为保证解算精度， 罗盘的定向精 （ 均方根） 。 度应优于 ". #’ #’ #! 运用简单校正方法的误差校正技术 一般情况下， 当罗盘使用于车载平台中时， 可采用
无航向基准时数字磁罗盘的自差校正
：
上 式中：系数 Ｈ 、 口 、口 、口
连续的均匀的变化姿态多圈 ，并在倾斜方 向进 行 硬铁磁 力校正 ， 校 正程序一般 由厂 家提供 。
ｂ 、Ｄ 为 自差系数 。其 中 ａ ｘ ｘ
、
ａ
、
本 文从数 字磁 罗盘 的测 量 原理 出发 ，针 地 球上某处地 磁场的方向 ，可认为它在某一范 对数字 罗盘模块 Ｈ ＭＲ ３ ３ ０ ０ 和计算 机组成 的数 围是均匀的。软铁是被地磁场磁化后获得磁性 字磁罗盘系统 ，分析在软铁磁力 、硬铁磁力 两 的，它本身是任何没有磁性的 ，而且软铁的磁
测量精 度 已 经达到了非常高 水平， 通常为 ｌ 。 ， 甚至到达 ０ ． ５ 。
水平 。但实 际应用 中，数字磁罗盘受到环境的 【 关键词 】磁 罗盘 自 差 自差补偿 图１ ：磁方 向角的定 义
一
影响 ，造成 了自差从而存在着测量偏差 。运用 个 简单 的实验 ，就可 以看 出数字磁罗盘的 自
在理想 情况下 ， Ｈ ＭＲ ３ ３ ０ ０型数字 罗盘仅
出 Ｈ ，Ｈ 的变化上 假设出现 自差时 ，
。
行 的研 究 ，采取多位置软硬磁力系数标定的方 受到地磁场的作用而指磁北 。但事实上数字磁 法 。许 多数字磁罗盘 用户手册描述的硬铁校正 罗盘系统在船舶上是不可能不受到船舶 的磁场
的运 动或则是在 某些既定的点上进行测量。在
数据对 。传统的机械式磁罗盘 ，采用爱利法 ，
文献 【 １ 】 是对 安装在船舶上 的机械式磁 罗盘 进 们假 定地 磁场 的水平 分量为 Ｈ ｎ 个０ 。 、９ ０ 。 、１ ８ ０ 。 、２ ７ ０ 。 四个 航 向， ，那么 可 以 即是取 ４ 行 了软、硬铁环境下进行磁罗盘 自差分析 。在 求得磁传感器 Ｓ 和 Ｓ 测出的磁场分量为： 直接进行观测 自 差后 ，运用校正磁棒进行抵 消 自 差 ，这个方法有着一个缺 陷就是需 要一个独
机器人导航中数字罗盘HMR3000的数据处理方法
式中， 系统状态转移矩阵： 1 * #& 5 1 + & 4 ’ 1
[ ]
（3）
,& 是协方差为 - 的系统噪声矩阵， ! & 是系 统噪声矩阵 的驱动矩阵， 本系统 中为 .。系统 的 量测方程为： / & 4 0& )& 5 1& （8） 式中 0& 为系统量测矩阵， 本系统中为 . 。 1& 是协 方差为 $ 的量测噪声矩阵。则通过下面的公式， 就可以估计出机器人的航向值： 2 & 5 1 + & 4 # & 5 1+ & ) 2 & +& ) 3 & 5 1 + & 4 # & 5 1+ & 3 & + & #
*+,$"""
的 数 据 处 理 方 法
邓鲁华- 宗光华- 王- 巍
（ 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 - !"""%$）
摘- 要： 介绍了 *+,$""" 型数字罗盘的主要性能， 根据罗盘在移动机器人导航 中的应用， 对航向 和俯 仰、 横滚输出数据设计了不同的卡尔 曼滤波 器， 有效地消 除了罗 盘输出 数据的 波动， 使机器 人姿 态测量精度稳定在 !. 左 右， 证 明了 *+,$""" 型数 字罗 盘在 机器人 导航 领域应 用的 良好效 果。 关 键词： *+,$""" 数字罗盘； 机 器人； 导航；卡尔曼滤波 中图 分类号： /’)!0 ) ； 12’)’ 文献标识码： 3
罗盘误差修正
罗盘的检验与误差纠正"风水罗盘的校验与误差纠正〞这是当今所有风水大师和所有风水爱好者的必修课.很多"风水大师〞和"风水写书人〞都会说："一度之差,天壤之别,吉、凶两重天〞,但你能肯定你的罗盘没有"角度指示误差〞吗？你是如何认定的呢？你如果不知道罗盘会有什么样的经常被人们忽略了的但却是"很重要的误差〞,你那"大师〞怎么当的？都是忽悠罢了？在当今,中国传统文化的光辉重新普照大地之时,风水设计和风水勘测已经被更广大的民众所了解和认可,很多人也开始学习并涉足于其中.风水学,在其实际应用中,最关键之处就在于"对坐向方位的勘测〞,所必需的首要工具,当然首选专业的"风水罗盘〞.但在用罗盘来进行实地勘测操作时,很多风水师〔或者风水学学习爱好者〕会发现,对同一个被勘测的对象,在同一个位置,以同样的方法,用不同的罗盘进行测量时,往往几个罗盘所测得的结果相互之间的坐向角度值〔度数〕总会有些不一样,存在一些误差,到底以哪一个罗盘的数据为准呢？大家都莫终于是,即便换人来测也是如此,而且往往在很多时候就这么一两度之差,就是"吉〞、"凶〞两重天,到底该如何来评判呢？这常常会给人一种不好的印象,似乎只能由风水大师各说各有理了,谁说了都算又都不算,让人们无所适从了.这种现象势必会影响风水学的可靠信和可信度了.这个问题出在哪里呢？我们先不论个人操作方法的对错以与技术上的熟练与否,先来谈一谈罗盘本身.在我们忽略了使用者个人的人为误差之后,问题的主要根源也就在于"罗盘的"制造误差〞上〞了.理论上,一个精准的罗盘,它的外盘〔正方形底座〕上的"十字型指标线的十字心〔交叉点〕〞与内盘〔转盘〕的旋转轴心线应该是能重合的,以此同时,内盘中央的"指南针表盘〞之"米字线〞之中心点也应该与内盘〔转盘〕之"旋转轴心线〞重合,而且指南针的"指针之转轴〞也应该与"转盘的旋转轴心线〞重合,指南针表盘内的米字线之"北、东、南、西正十字线〞要正对内盘〔转盘〕360度分度的"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞刻度,不仅如此,旋转内盘时,还要求外盘〔正方形底盘〕上的"十字形指标线〞必须能够同时正压在内盘〔转盘〕圆周360度分度的"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞刻度线上,不能有偏差,无论从哪个方向旋转内盘,无论旋转多少次都必须如此能够回到这样的状态.然而,这仅仅是理论上的一个标准,实际在罗盘的生产制造和零部件安装过程中,"误差〞始终是难免的,完全百分之百符合标准的"绝对精准的罗盘〞几乎是不存在的,即便是有,在概率上也差不多只能是"万里挑一〞甚至"十万里挑一〞.如果一定要求"绝对精准〞的话,所有的生产也就只能停工了,因为没有人能做得到.在电脑上进行图形设计可以做得非常精准,但这并不能保证生产加工没有误差.那么,既然如此,我们是否就没有办法克服生产加工造成的罗盘误差对实际勘测工作的影响了呢？也并非如此.我们只需要做好以下这几步准备工作,就可以尽量的避免不必要的错误：一、认真挑选符合要求的罗盘在选购罗盘时：1、首先要看上面的360度角度分度刻线〔或者划线〕是否清晰,分度是否均匀,罗盘上的所有数字、文字字迹是否清晰.不清晰者、有缺失者不要,分度明显不均匀者不要.2、查看外盘上的"十字形指标线〞〔一般为尼龙线〕是否有松弛现象,松弛者不要.3、查看罗盘内盘在旋转时是否会有上、下、左、右的位置偏移晃动,有晃动着不要.如果仅有些许的垂直于转盘表面的上下翘动,无妨.但如果翘动幅度过于明显,也不要.4、转动内盘,让外盘的"十字指标线〞正压在内盘360度分度的"0°〞、"180°〞,看是否刚好正压,如果是指标线与"0°〞和"180°〞没有正压,而是均等地"偏左〞或者"偏右〞一些,在小于"0.5°〞X围内,无妨；如果是压着"0°〞却压不着"180°〞,这时参看"90°〞和"270°〞是否也被指标线正压着,如果这两个度数刚好正压,说明"外盘十字指标线〞相互之间不垂直,有角度误差,但如果误差在小于"0.5°〞以内,尚可,多了不行.另一方面,如果"90°〞和"270°〞也像"0°〞和"180°〞一样的均等地"偏左〞或者"偏右〞一些,在小于"0.5°〞X围内也无妨,但至少可以肯定"内盘相对于外盘来说,虽然‘角度分度没有误差’,却不同心〞,不过如果差的不多,在小于"0.5°〞X围内尚可使用.但如果要计较测量角度的精确性,这个问题〔四个特殊角度不能完全正压线〕带来的误差可以利用数据处理的方式来进行纠正.〔见后面误差矫正小节〕如下图所示：5、在以上第1至第4项基本符合要求的情况下,再把内盘在原基础上旋转"180°〞〔即东、西、南、北调个个到相反的方向〕,这时再如同第4项一样进行查看,也必须符合与第4项一样的的要求.如下图所示：如果内盘旋转180°调个以后,发现外盘十字指标线〔尼龙线〕明显偏离了内盘圆周360度分度的"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞的位置,偏离误差在"0.5°——1°〞以上或者更多.这样的罗盘不能用,因为这是由于明显的加工和安装错误造成的,属于"偏心盘〞,其"偏心〞造成的"角度测量误差〞会较大而且很难掌控和修正."偏心盘〞是一个不能被容忍的生产加工错误.这样的罗盘,价钱再便宜也不能购买.白送的也不能要.偏心盘如以下图形所示：6、在前面5项都能符合基本要求的前提下,接下来查看指南针表盘里的"米字线〞之"东、西、南、北正十字线〞是否能与内盘360°分度的"90°〞、"270°〞、"180°〞、"0°〔即360°〕〞正对,可以用一把塑料"直尺〞协助观察〔注意不要用钢铁制的直尺〕,若有偏差,就要看是什么样的偏差,如果"指南针表盘米字线的正十字线〞能与外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕相互平行,这并不影响实际的角度勘测结果.如图所示:但如果"指南针米字线之正十字线〞与外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕不能平行,那么,在"直尺〞辅助指引下,"指南针米字线的正十字线〞指示的"方位〞与"外盘十字指标线〞〔尼龙线〕所指示的内盘圆周度数之"90°〞、"270°〞、"180°〞、"0°〔即360°〕〞的误差小于"2°〞X围内,尚可使用,误差太大的不可用.因为误差太大很容易导致风水师勘测时误判.如下图所示：当这样的误差在容许X围内时,虽然此罗盘尚可使用,但毕竟存在有"角度指示误差〞,在实际使用中要进行"读数误差校正〞.这是必须的,因为往往差之毫厘,谬之千里,必须引起重视.二、罗盘误差校正〔一〕指南针表盘方位偏角误差当我们已经选购到了符合以上六条要求的罗盘时,尚存一些难以完全避免的制造和安装误差,它会影响到我们对于"角度〞的勘测,这时必须进行校正.其具体方法如下：1、把罗盘放置于一X平整的桌子桌面上,注意桌子的稳定.首先轻轻转动内盘,让外盘十字指标线〔尼龙线〕正压内盘上的"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞这几个角度值.操作者的眼睛由上向下正对着指南针表盘往下仔细观看,看指南针米字线的"正十字线〞是否与外盘"十字指标线〞相互平行,如果平行,则不影响实际使用,无需校正.如下图所示：2、如果按上面的观察,发现指南针表盘里的"米字线〞之"正十字线〞与外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕不平行,则会影响实际堪测的方位角度值,造成测量误差.但"不平行〞又分两种情况,一种是"指南针表盘米字线之正十字线〞相对于外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕成"逆时针方向偏转一些角度〞,这样会形成角度值读数的"负误差〞,实际测量时的"角度读数〞需加上这个"误差值〞；另一种是"指南针表盘米字线之正十字线〞相对于外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕成"顺时针方向偏转一些角度〞,这样会形成角度值读数的"正误差〞,实际测量时的角度读数需减去这个"误差值〞.经过这样的误差修正,我们的实际坐向方位勘测才能得到较为准确的数据.那么该如何确定这个"误差值〞是多少呢？3、当我们转动内盘让外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕正压内盘360度分度的"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞时,如果发现"指南针表盘的米字线之正十字线〞与外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕不平行时,如下图所示：此图所示种类型,会产生负误差此图所示类型,会产生正误差我们轻轻地微微转动内盘,尽量调整到"指南针米字线的正十字线〞与"外盘十字指标线〞〔尼龙线〕相互平行为止,这时"外盘十字指标线〞〔尼龙线〕所指示的内盘上360分度刻度盘上会有偏离"0°〞、"90°〞、"180°〞、"270°〞的度数.我们以"0°〞为基准,来确认"误差值的正、负〞.以压线偏离"0°〞和"180°〞的多少来衡量"误差数值的大小〞.例如,在校验时发现压线偏离"0°〞刻度"1.5°〞,偏离"180°〞刻度"2°〞,误差数值的大小应该是这两个数的平均值,即﹙1.5+2﹚÷2＝1.75,实际"误差数值的大小〞为"1.75°〞.在以"0°〞刻线为基准来判断"误差之正、负〞时,大于"0°〞的〔比如1.5°、0.5°、1°之类〕度数为"正误差〞,在实际测量时把"实际测量读数〞减去"这个误差数〞才是正确的结果.比如：经过校验发现误差为"+1.5°〞,实际测量时罗盘读数为坐方"185.5°〞,向方"5.5°〞,修正后应该是：坐方为"185.5-1.5=184°〞,向方为"5.5-1.5=4°〞.而小于"0°〞的〔比如359°、358.5°、359.5°之类〕为"负误差〞,在实际测量时把"实际测量读数〞加上"这个误差数〞才是正确结果.比如：经过校验发现误差为"-1°〞,实际测量时罗盘读数为坐方"120.5°〞,向方"300.5°〞,修正后应该是：坐方为"120.5+1=121.5°〞,向方为"300.5+1=301.5°〞.但请注意,小于"0°〞的度数在罗盘上是"350多度〞,我们不能用这个数字,而是看它偏离"0°〞有多远,偏离一个最小分度为"-1°〞,偏离半个最小分度为"-0.5°〞,以此类推.〔二〕指南针转轴偏移误差在指南针的安装过程中,有各种因素会造成指南针的"旋转轴心〞与指南针表盘里的"米字线〞的"中心点〞不重合,而指南针的使用者在测量角度时又都习惯性地会把指南针的针尖对准指南针表盘里的"正南〞——"180°〞,这就会造成实际测量时内盘360°分度盘上由外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕指示的角度出现误差,如下图所示：为了避免这种不必要的错误,在实际测量过程中,我们应该注意,轻轻旋转罗盘内盘,让指南针的"针体线〞——沿针体长度方向的直线与表盘里的"米字线之正南北线〞相互平行,这时指南针的针尖虽然没有正指表盘里的"180°〞,但这样在内盘360°分度盘上由外盘"十字指标线〞〔尼龙线〕指示测量出来的角度才是正确的.如下图所示：〔三〕罗盘调转180度时〔选购罗盘时检查到的第4个问题〕,0°、90°、180°、360°四个特殊角度不能完全正压线〔被外盘十字指标线"尼龙线〞正压〕,所造成的误差纠正.这个问题很好解决,只需在实际测量时,把向方和坐方的两个"角度读数〞相加,再除以"2〞,然后再把这个"得数〞——"商数〞减去"90°〞得"第一个角度值〞,把"商数〞加上"90°〞得"第二个角度值〞,至于最后得出来的这"两个角度值〞,哪一个是"向方角度〞,哪一个是"坐方角度〞,就看原来测量的"坐方〞和"向方〞角度来决定了.比如,对某一房屋勘测得出坐方"153°〞,向方"334°〞.数据处理：153°＋334°= 487° , 487÷2 = 243.5°,243.5°－90°= 153.5°, 243.5°＋90°= 333.5°最后得出精确的结果：坐方"153.5°〞,向方"333.5°〞.你的罗盘经过以上三个方面的误差处理之后,这时你才可以对人说："差之毫厘,谬之千里〞这句话,你如果作为一个"风水大师〞,连基本的"误差处理〞都不懂、不会,你说你的勘测结果是精确的,那就是自欺欺人了.以上所讲的这些知识和误差修正技术,很多风水大师其实也是不知道的,更不用说还有很多初学者.这是作为一个合格的风水师应该掌握的知识和技能.。
一种数字磁罗盘全罗差自主优化补偿方法
一种数字磁罗盘全罗差自主优化补偿方法洪琪璐;张爱军;王昌明【摘要】A magnetic deviation self-optimal method based on thecomponent of geomagnetic field was put forward to improve the compensation precision of all-attitude digital magnetic compass. According to magnetic deviation com-pensation model,a limited compensation ellipsoid matching error wasanalyzed and an optimal compensation model including missing parameters was established based on the missing parameters andresidual error analysis. In view of the nonlinear optimal model, the particle swarm optimization ( PSO ) was introduced to estimate the model parameters,and the results of numerical simulation was proved that the PSO couldbe estimated the missing parame-ters effectively. All experiment results showed that the process of optimal compensation did not need external auxil-iary posture information. When the pitching angle was -20°,the maximum error was reduced from 4.8° to 1.9° and the standard deviation was reduced from 1.5° to 1.1° in the usage of optimal compensation method based on ellip-soid matching error compensation method.%为了进一步提高数字磁罗盘全姿态罗差补偿精度,提出了一种基于地磁场分量的罗差自主优化补偿方法.从罗差补偿模型出发,分析椭球拟合补偿方法的局限性,在对参数缺失和剩余误差分析的基础上,建立了包含缺失参数的优化补偿模型;针对非线性优化模型引入粒子群算法PSO(Particle Swarm Optimization)对模型参数进行估计,数值仿真结果证明了算法可有效估计缺失参数.实验结果表明,优化补偿过程无需借助外部辅助姿态信息,俯仰角-20°姿态下,优化补偿方法在椭球假设补偿基础上将其最大误差由4.8°降至1.9°,误差标准差由1.5°降至1.1°.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2017(030)009【总页数】5页(P1364-1368)【关键词】数字磁罗盘;全罗差;非线性;粒子群算法【作者】洪琪璐;张爱军;王昌明【作者单位】南京理工大学机械工程学院,南京210094;南京理工大学机械工程学院,南京210094;南京理工大学机械工程学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】U666.1数字磁罗盘是一种利用地球磁场与重力加速度实现航向测量的工具,由于其捷联特性和体积、精度等方面的优势已被广泛应用于导航定位系统中。
一种AMR磁罗盘的误差建模与校准方法
一种AMR磁罗盘的误差建模与校准方法AMR(Anisotropic Magnetoresistance)磁罗盘是一种常用于检测磁场的传感器。
它的工作原理是基于反铁磁材料的自旋极化效应，当外加磁场改变时，AMR磁罗盘的电阻值也会发生变化。
然而，由于制造过程中存在一些误差，磁罗盘的测量结果可能存在一定的偏差。
为了提高磁罗盘的精度和准确性，需要对其进行误差建模与校准。
1.静态校准：静态校准主要是对零位漂移进行校准。
通过在不同的磁场条件下对磁罗盘的输出进行测量，得到零位漂移随磁场的变化曲线。
然后根据曲线的特征，使用合适的函数进行拟合，并得到修正系数。
通过在实际测量中使用修正系数，可以减小零位漂移对测量结果的影响。
2.温度补偿：由于AMR磁罗盘的电阻值随温度的变化而变化，需要进行温度补偿。
通过在不同温度下对磁罗盘的输出进行测量，并得到温度和电阻值之间的关系曲线。
然后在实际测量中，根据磁罗盘的温度值，使用曲线来修正磁罗盘的输出值，以消除温度对测量的影响。
3.非线性校准：AMR磁罗盘的输出与磁场之间并不是线性关系，存在一定的非线性误差。
为了消除非线性误差，可以通过在不同磁场条件下对磁罗盘的输出进行测量，并得到非线性误差随磁场的变化曲线。
然后使用合适的函数对曲线进行拟合，并得到修正系数。
在实际测量中，通过使用修正系数来消除非线性误差。
4.极性校准：AMR磁罗盘的输出值与磁场的方向有关，存在极性误差。
为了校准极性误差，可以通过在不同磁场方向下对磁罗盘的输出进行测量，并得到极性误差随磁场方向的变化曲线。
然后使用合适的函数对曲线进行拟合，并得到修正系数。
在实际测量中，根据磁罗盘测得的磁场方向值，使用修正系数来消除极性误差。
一种数字磁罗盘的航向误差校正方法
０ 引言
数字磁罗盘 （ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｓ ｓ ， Ｄ Ｍ Ｃ ） 是一
种利用地磁场来测量方 向的传感器 ］ ． 其输 出航 向精
１ 系统 方 案
Ｄ ＭＣ和 ＭＥ Ｍ Ｓ陀螺仪的信息融合算法框 图如 图 １
互 穹 关 志 琵 朱 砍 华
（ 南京理 工大 学机械 工程 学院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ４ ）
摘
要 ：针 对数 字磁 罗盘 （ Ｄ Ｍ Ｃ ） 罗差校 准算 法 存 在环 境 适应 能 力 差 的不 足 ， 采用 微 电 子机 械 系 统 （ Ｍ Ｅ Ｍ Ｓ ） 陀 螺 仪信 号 进 行 辅助 校
ａ ｂ ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｅ ｈｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ＤＭＣ。ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐｕ ｔ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ＤＭＣ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｄ．
ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｌｇ ａ ｏ ｒ ｉ ｈｍ ｔ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏｒ ｆ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ＤＭＣ，ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ．
磁罗经导航的误差修正及使用
磁罗经导航的误差修正及使用摘要：随着海运事业的发展，对船舶安全导航的要求越来越高。
电罗经及GPS被远洋船舶广泛使用，它具有全球、全天候高精度、操作使用简便等优点，为海船的安全导航提供更加可靠的保障。
通常绝大多数船舶在制造安装中全部配备有磁罗经导航仪。
原因是在电罗经发生故障、及无GPS信号的情况下，传统磁罗经是海洋航行时最后的导航保障。
因此传统磁罗经的配备和使用至今仍具有一定的实用价值。
关键词：磁罗经导航；误差消除引言：我们知道，安装在钢铁船舶上的磁罗经由于船磁的影响而产生自差，为保证船舶安全航行，必须对磁罗经自差进行校正后罗经才能使用，通常要求罗经的自差不应超过3°。
罗经自差校正完毕后，应制作罗经自差表并画出自差曲线，以供航行使用，但经校正后的罗经剩余自差并非一成不变，它将随着时间的推移、船舶磁性的变化以及船舶纬度变化等原因而发生变化，下面讨论罗经自差随纬度的变化以及减小罗经自差变化的措施。
一、船半圆自差硬铁力的准确消除船铁的半圆自差硬铁力有P，Q两力，若在校正半圆自差时没有用纵横磁铁准确地消除，罗经自差将会随纬度发生变化。
例如船在甲地校正半圆自差时，没有用纵向磁铁力F准确地将P力抵消，而留有ΔP，即ΔP=F-P。
在甲地则由ΔP产生的自差为W甲=ΔP/λH甲；若船舶航行到乙地，地磁力H由H甲变为H乙，则由ΔP产生的自差为W乙=ΔP/λH乙；若船向高纬度航行，由于H甲>H乙，则W甲<W乙.虽然剩余硬铁力ΔP没有变化，但因船由甲地航行到乙地，地磁水平分力H发生了变化，间接地引起罗经自差也发生了变化.若船向低纬度航行，自差则变小。
上述的讨论同样适用于半圆自差力Q，故在此不再赘述.由于在校正罗经自差时，很难将自差力彻底校正为零，总要留有一定的剩余自差，所以船舶远航后，自差总是要发生变化的，但剩余自差力越小，自差变化也就越小，所以在校正自差特别是校正较大的半圆硬铁自差力时，剩余自差越小越好，以减小自差随船纬度而发生的变化。
基于数字磁力检测仪的磁罗经自差校正方法
9 基于数字磁力检测仪的磁罗经自差校正方法季本山（南通航运职业技术学院，江苏南通）摘要：为了能使船舶在锚泊或停靠码头的状态下就能实现磁罗经自差校正的目的，通过安装在罗盆底部的一种数字磁力检测仪测量并存储船舶正常航行时三个航向磁罗经自差力的大小与方向，在校正自差时利用存储的数据可计算出半圆自差系数和象限自差系数，完成磁罗经自差的校正工作。
从理论上论述了依靠数字磁力检测仪校正磁罗经自差的原理，阐述了数字磁力检测仪组成以及船舶在锚泊或停靠码头时利用数字磁力检测仪校正自差的方法。
经过实践验证了校正方法的正确性，用计算机及传感器技术为磁罗经自差校正提供一种高效便捷方法，节省时间和费用。
关键词：水路运输；磁罗经数字磁力检测仪校正自差中图分类号：xxxxxx 文献标识码：xRectifying a Magnetic Compass Autodyne by a Digital Magnetic DetectorJi ben-san(Nantong V ocational & Technical Shipping College, Nantong Jiangsu )Abstract:In order to rectify a magnetic compass autodyne during a ship anchorage or alongside, a digital magnetic detector should be installed previously in the bottom of the compass basin to measure and store the quantity and direction of magnetic deviation autodyne forces of vessel’s three navigating courses. When rectifying a magnetic compass autodyne, we can calculate the coefficients of semi-circular autodyne and the quadrant by means of the stored data. This article analyzes the rectifying principle of a magnetic compass autodyne by a digital magnetic detector, and introduces the rectifying method during a ship anchorage or alongside. It is an efficient and convenient way to rectifying a magnetic compass autodyne which has been proved by the experiment.Key words: Magnetic compass; Digital; magnetic detector; Rectifying autodyne引言由于船磁导致磁罗经指北发生偏差，即产生了磁罗经自差，使磁罗经不能直接用于船舶导向。
电子罗盘的倾斜及罗差补偿算法研究
关键词: 电子罗盘; 误差分析; 罗差补偿; 算法 中图分类号: TP212. 9 文献标识码 : A 电子罗盘是一种重要的导航定位工具 , 能实时 提供运行物体的航向和姿态. 在使用过程中周围磁 场环境的影响, 会使罗盘系统的精度和稳定性大大 下降 , 修正这些误差仅仅通过硬件措施不能很好的 解决 , 还必须借助有效的软件补偿方法才能完成. 本文涉 及 的 电子 罗 盘 是 基 于磁 阻 传 感 器 和 MEM S 加速度计研制的, 经过数据预处理和算法补 偿后的罗盘系统精度可以达到 3 , 进一步改进有望 达到 1 , 该罗盘结构简单、 体积小、 重量轻, 实 验表 明, 该系统可用于普通导航领域.
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结束语
根据实验数据可知 , 电子罗盘系统的精度并没
co s
1
sin( 2
1
)
cos( 2 )
1
U=
sin
1
24
cos
24
sin ( 2 A B
24
)
co以内 , 这是因为影响精度的另一因素 第一类误差在本文中并没有进行补偿. 对于第一类 误差的补偿 , 可利用无磁转台将电子罗盘样机旋转 一周得出相应的偏置在软件中计算补偿即可[ 8] . 该 电子罗盘系统成本低、 体积小、 功耗低; 利用地球磁 场测量航向 , 实现无接触测量, 寿命长; 采用有效的 数据预处理算法, 稳定性高; 利用现场的采样数据, 构造罗差数学模型, 采用最小二乘法计算罗差补偿 系数, 补偿效果良好, 精度较高. 实验证明 : 该系统可 用于普通导航领域 , 并且有望做到 1 以内. 参考文献:
2
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数据预处理与罗差补偿
由于地磁场强度较小, 传感器输出信号的信噪 比就比较小, 为了保证 A/ D 采样的稳定性, 需要对 从传感器获得的信号进行降噪处理 . ( 1) 信号预处理 电子罗盘系统由 A/ D 采样获得的信号, 除有用 信号外, 还夹杂着许多噪声 , 为保证信号的准确性 , 必须在运算处理之前对信号进行预处理, 以消除部 分干扰信号. 考虑到单片机的处理能力以及罗盘系 统的实时性等问题, 本文采用中值滤波算法[ 4] . 具体 分析如下 . 对由 A/ D 采样的数据( 共采 9 个数据 ) 首先去 除最大值最小值 , 剩余数据记为 x ( 1) 、 x ( 2) 、 x ( 3) 、
磁罗盘的误差分析及补偿
2 磁罗盘方向测量误差分析 导致磁罗盘方向测量系统产生误差的
因素很多，但是 总的来说可以分为两类：一 是 测 量 环 境 和 铁 磁 材 料对磁 传感 器所感 测 的局 部 地 磁 场 的 影 响；二 是 测 量 系 统自身 存 在 的 误 差。磁 干 扰可细 分 为 硬 磁 干 扰 和 软 磁 干 扰，硬 磁 干 扰 就 是 磁 罗盘 上 的永 久 磁 铁 或 磁 化钢 形成 的 磁 场，软 磁 干 扰 就 是 由于 软 磁 材 料本 身并不 产生 磁 场，但有 时 因为其导磁率较高从而使得其所存在的环 境 的 磁 场 强度 分布发 生畸 变。如 果 软 磁 材 料尺寸 相 对 较 大 或 者 距离 磁 罗盘较 近 时， 就 会 对周围 地 磁 场产生 影 响，从 而 导 致 磁 罗盘 对 地 磁 矢 量 的 检 测出现偏 差，影 响 磁 罗盘 的 方位 解 算。仪 表误 差 就 是由多轴 磁 传感 器 的 非正交 安 装、零 位 和灵 敏 度 等 不 同 而引起 的 误 差。零 位 误 差 是因传感 器、 模拟电 路和A/ D转换的零点不为零而引 起 的。灵敏 度 误 差实 际上 就 是由于 传感 器 的灵敏度和电路放大倍数等的差异而引起 的。在 很 多 磁 罗 盘 方 向 测 量 实 验 当中，磁 罗 盘 的 精 确 度并不是 非 常 的 精 确，因为 影 响 磁 罗 盘 方 向 测 量 的 因 素 很 多，而 且 只有 在 理 想 情况下，磁 罗 盘 方 向 测 量 才是 准 确 的。
3 磁罗盘方向测量误差补偿 基于磁罗盘以地磁场为基础的工作原
理，针对 传 统 的 磁 罗盘 校 准 时 容 易 受 到 外 界 干 扰、标 定 校 准 等诸多因 素 的 影 响 而出 现 的 误 差，很 多 学 者 都 提 出了对 于 磁 罗盘 测 量 误 差 的 校 准 方 法。一 般 来说，对 于 磁 罗盘 方向测 量首先 都 会 建 立 数 据 模 型，通 过 建 立一 个用 矩 阵 方 程 描 述 的 磁 罗盘 方位 指 向 输出的 精 确 测 量模 型，根 据 数 据 模 型 的各因素影响程度大小来改变不同标量 和 矢 量，通 过 建 立 起 来 的 数 据 模 型中的公 式 ，得 出 磁 罗 盘 方 向 测 量 的 解 算 值，从 而 得 到 不 同 的 结 果，我们 会 发 现 解 算值 的 最 终 结 果 都 会 随 着 参 数 的 不 同 而 产生一定 的 误 差。然 而 通 过 这 些 实 验 证明了目前广 泛 使 用的几 种罗盘 指 向解 算 模 型 仅 是 上 述 精 确 测 量 模 型 在 不 同 特 定 条 件下 的 简 化 或 泛 化，并 没有 真 正 意 义 上 的另辟 蹊 径，找 到 真 正 解 决 解 算 测 量 误 差 的 方 法。若 要真正 的
基于遗传算法的数字磁罗盘误差补偿方法研究
王 秀
（ 国船舶 重 工 集 团公 司 第七 一 ０研 究 所 ，湖北 宜 昌 ４ ３ ０ 中 ４ ０ ３）
摘 要 ：使用环境的磁干扰及 自 身误差是影 响罗盘航 向角精度 的主要 因素。基 于三轴数 字磁 罗盘 工作原 理分
析 了 罗 的误 差戍 因，建立 了相应 的误 差模型 ，采用遗传 算法研 究 了 字磁 罗最误 差补偿方法 。结果表明 ， 磁 盘 数 该 误 差补偿 方法能准确地计 算 出罗 盘误 差参数 ， 大地提 高了数字磁 罗盘 的航 向角精度 。 极
要 较 高 的航 向精度 ，如 空 中平 台航 姿 系 统往 往 要
Ａ ｂｓｒ ｃ ： Ｔ ｅ ｅ ｖｒｎ ｎａ ｇ ｅｉ ｎｅｆｒｎ ｅ ａ ｄ ｓ ｌ ｅｒｒ ａｅ ｔｅ ｍａｎ ｆｃｏ ｓｗｈ ｃ ｎ ｕ ｎ ｅ ｔｅ ｔ ａ ｔ ｈ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｌｍａ ｎ ｔ ｉｔｒｅｅ ｃ ｎ ｅｆ ｒｏ ｒ ｈ ｉ ａ ｔｒ ｉｈ ｉｆ ｅ ｃ ｈ ｃ － ｌ
Ｋ ｅ ｒ ： ｉｉ ｌ ｇ ｅｉ ｏ ａｓ ｅｒｒｃ ｍ ｐ ｎ ａｉｎ ｇ ｎ ｔ ｌｏ ｉ ｍｓ ｙ ｗｏ ｄｓ ｄｇｔ ａ ｍａ ｎ ｔ ｃ ｍｐ ｓ； ｒｏ ｏ ｅ ｓｔ ； ｅ ｅｉ ａｇ ｒ ｈ ｃ ｏ ｃ ｔ
１ 引言
随 着科 技 的进 步 ， 导航 系统 在 航 空 、航 海 、 石 油钻 井 、水 下 作业 平 台 、智 能机 器人 等 各领 域
ａｉ ｔ ｒｃｓ ｎｏ ｅ３ａ ｉ ｄｇｔ ｇ ｅｉ ｃ ｍ ａｓ ｚ ｍｕｈｐｅｉｏ ｆｈ －ｘｓ ｉｉｌ ｉ ｔ ａ ｍａｎ ｔ ｏ ｐ ｓ（ ｃ ＤＭＣ ． ａｅ ｎｔｅ ｈ ｏｙｏ ｅ３ａ ｉ Ｄ ）Ｂ ｓｄｏ ｅｒ ｆ ｈ －ｘｓ ＭＣ ｔｅｃｕｅｏ ｈｔ ｔ 。ｈ ａｓ ｆ
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数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究
数字式磁罗盘误差补偿及数据处理方法研究
引言：
数字式磁罗盘是现代导航领域重要的一种定位工具，它广泛应用
于航空、航海、测绘、军事等领域。
但是，由于存在多种误差因素的
影响，数字式磁罗盘的精度和精度稳定性成为制约其使用的主要因素。
为了提高数字式磁罗盘的测量精度和稳定性，需要对其误差进行补偿。
误差来源及分类：
数字式磁罗盘的误差来源主要包括：磁场干扰、传感器本身误差、磁罗盘外力干扰等。
其中，外力干扰包括机体振动、温度变化、气压
变化等因素。
因此，对于数字式磁罗盘的误差修正需要对这些方面进
行考虑，以提高其精度。
误差补偿方法：
根据数字式磁罗盘误差来源的不同，可以采取不同的误差补偿方法。
其中，传感器本身误差补偿需要对其进行定标修正；磁场干扰补
偿则需要进行地磁校正，以抵消地球磁场对数字式磁罗盘的影响；外
力干扰补偿则需要通过机体振动控制、温度控制、气压控制等手段进行。
数据处理方法：
为了更好的运用数字式磁罗盘，对其数据进行处理也是至关重要的。
通过数据处理，可以获取到数字式磁罗盘的各种数据信息，如方
位角、磁力值等。
具体的数据处理方法包括滤波、降噪、转换等。
其中，数字滤波是一种比较常用的处理方法，可以有效的去掉信号中的
噪声成分。
同时，通过对数据进行转换，如坐标转换、字节流转换等，可以更好地与其他设备进行交互。
结论：
数字式磁罗盘的误差补偿及数据处理是提高数字式磁罗盘精度稳
定性的重要手段。
有效的误差补偿和数据处理方法可以提高数字式磁罗盘的测量精度和精度稳定性，具有重要意义。