复习2：磁罗盘的误差分析与校准

1. 磁罗盘误差来源 由于磁阻传感器的物理特性差异、焊接安装过程差异、非正交安装误差、电子磁罗盘的安装角误差以及工作温度、硬磁环境和软磁环境等因素的影响，电子磁罗盘在确定真北航向角度过程中，存在着地磁偏角、软／硬磁场罗差、标度因数误差、三轴磁场分量耦合误差以及量化误差等误差。 地磁偏角：地理真北方向和地磁真北方向存在夹角，称为磁偏角。 罗差(自差)：磁罗盘除了受地磁的影响，还会受载体上随环境，时间变化产生的磁场的影响，这种影响称为罗差。 标定系数误差：磁航向角是通过磁罗盘的三轴磁场强度测量值的比值求出的，因此只需测量磁场强度的相对值.上述的计算过程是建立在磁阻传感器的 A/D 转换电路无量化误差的假设基础上．由于磁阻传感器在安装中的不一致性，以及焊接过程造成的热损伤，不同磁阻传感器在相同磁场强度下输出的 A/D 转换值不同，即存在一组测量值归一化比例因数 ax: ay：az. 三轴磁场分量耦合误差:设计电子磁罗盘时，要求 3 个磁阻传感器正交排布．实际安装中，实现正交排布是很困难的．因此在本体坐标系下，Y、Z 轴磁场强度在 X 轴上会产生很小的分量，X、Z 轴磁场强度会在 Y 轴上产生很小的分量.这些小分量造成了耦合误差。 量化误差（零偏误差）：测量值存在非线性，恒定的基准误差。 2. 磁罗盘校准 磁罗盘校准的原理是在当前位置，无论磁罗盘怎么摆放，测量到的总的磁场值是相等的进行的。 常用的旋转校正法是将磁罗盘固定在载体上，连同载体使磁罗盘的 X、Y 轴在水平面内旋转，然后将载体竖起，使磁罗盘的 Z 轴在水平面内旋转．通过在相同的水平磁场中旋转，统计出每个轴的最大测量值 Hmax 和最小测量值 Hmin，根据统计出的最大值及最小值计算硬磁罗差 Hn（n = x,y,z）和标度因数 an（n = x,y,z），从而实现磁罗盘测量值的补偿．上述磁罗盘校准操作的计算公式如下： Hn =(Hmax +Hmin)/2 an =(Hmax −Hmin)/2 (n = x,y,z) 第二种方法是根据磁罗盘总的磁场强度为固定值，旋转后，磁罗盘的三轴分量分布在一个球或者椭球的表面 ，故采用最小二乘进行球拟合或者椭球拟合。