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基于多磁力计融合的电子罗盘研究
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作者 叶鑫 赵忠华 +1 位作者 金昱冏 罗忠渝 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期89-96,共8页
为了提高电子罗盘的航向角测量精度和可靠性,提出了一种多磁力计的电子罗盘架构,并利用地磁场和磁力计空间约束关系对基于递推最小二乘(RLS)法联合卡尔曼滤波(KF)的误差补偿与融合算法进行设计。首先,根据地磁场测量误差特性构建多磁力... 为了提高电子罗盘的航向角测量精度和可靠性,提出了一种多磁力计的电子罗盘架构,并利用地磁场和磁力计空间约束关系对基于递推最小二乘(RLS)法联合卡尔曼滤波(KF)的误差补偿与融合算法进行设计。首先,根据地磁场测量误差特性构建多磁力计误差模型,并利用RLS进行椭球拟合,得到误差补偿参数。然后,根据噪声协方差矩阵对同构多传感器数据进行KF迭代融合。最后,仿真和实测实验验证了多磁力计模型与补偿融合算法的有效性,最终航向角测量精度在±0.5°以内,标准差小于0.2°,与单磁力计相比精度提升3倍左右。 展开更多
关键词 多磁力计 电子罗盘 航向测量 数据融合 误差补偿 椭球拟合
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基于声阵列的运动车辆航向估计算法
2
作者 曹涵凯 刘华巍 王超懿 《现代电子技术》 北大核心 2024年第19期181-186,共6页
野外监控传感器网络通常会利用多个节点的信息来估计运动目标的航向。若单个传感器节点能够实现对运动目标航向的估计,将有效降低传感器网络的通信开销,并提高信息融合效率。在此背景下,文中提出一种适用于单体传感器节点的运动车辆目... 野外监控传感器网络通常会利用多个节点的信息来估计运动目标的航向。若单个传感器节点能够实现对运动目标航向的估计,将有效降低传感器网络的通信开销,并提高信息融合效率。在此背景下,文中提出一种适用于单体传感器节点的运动车辆目标航向角估计方法。该算法利用了节点内置的声阵列和电子罗盘数据,并针对野外环境中存在的风噪声和突发干扰进行了相应的处理策略设计。首先,对提出的航向估计算法理论进行了分析,将航向估计问题的主要研究内容细分为方位角估计问题和最邻近时刻估计问题;其次,对抗干扰方位角估计算法和最邻近时刻估计算法进行了介绍;最后为验证提出算法的效果,在采集的样本上进行了仿真实验,分别从风力大小和布设距离两个角度对实验结果进行分析,验证了所提算法对于野外环境下车辆目标航向角计算的有效性。 展开更多
关键词 航向估计 方位角估计 概率数据关联 多重信号分类 声阵列 电子罗盘
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高精度磁电子罗盘的研制 被引量:35
3
作者 李希胜 王家鑫 +2 位作者 汤程 王立锦 王绍纯 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2441-2444,共4页
介绍了磁电子罗盘的设计.利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘.信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响.针对干扰因素的特点,采用八位置标定法进行自动标定.对所研制的罗盘进行了室外试验,... 介绍了磁电子罗盘的设计.利用自己生产的磁电阻传感器研制了新型的磁电子罗盘.信号调理电路采用交流放大技术,有效解决了磁阻传感器失调及漂移的影响.针对干扰因素的特点,采用八位置标定法进行自动标定.对所研制的罗盘进行了室外试验,最大罗差小于0.1°.试验结果表明,该磁电子罗盘具有较高的精度. 展开更多
关键词 各向异性磁电阻 磁电阻传感器 电子罗盘
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电子罗盘的倾斜及罗差补偿算法研究 被引量:53
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作者 邵婷婷 马建仓 +1 位作者 胡士峰 王超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1335-1337,共3页
介绍了基于磁阻传感器和MEMS加速度计的电子罗盘的倾斜补偿原理.分析了电子罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源,对A/D采样的数据进行有效的算法预处理;对测量精度影响最大的罗差构造数学模型并做相应的算法处理.分析实验数据可知:最... 介绍了基于磁阻传感器和MEMS加速度计的电子罗盘的倾斜补偿原理.分析了电子罗盘工作过程中可能存在的误差及其来源,对A/D采样的数据进行有效的算法预处理;对测量精度影响最大的罗差构造数学模型并做相应的算法处理.分析实验数据可知:最大误差达35.5°的电子罗盘原型样机系统经过补偿后,误差降至3°以内.对罗盘系统精度没有达到1°以内的原因做了说明,并提出了相应的补偿方案,实验证明,该系统可用于普通导航领域. 展开更多
关键词 电子罗盘 误差分析 罗差补偿 算法
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基于GMR传感器的三轴电子罗盘 被引量:13
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作者 林乾浩 钱正洪 +5 位作者 龚天平 白茹 詹宏良 孟庆丰 孙宇澄 杨昌茂 《机电工程》 CAS 2013年第1期55-59,共5页
针对现有大多数罗盘精度不高的问题,设计了一款基于新型巨磁阻(GMR)传感器芯片的三轴电子罗盘测量系统。该系统采用3个巨磁阻传感器芯片来测量地磁场矢量,采用三轴加速度传感器来测量载体的横滚角和俯仰角,在MSP430单片机中实现姿态转... 针对现有大多数罗盘精度不高的问题,设计了一款基于新型巨磁阻(GMR)传感器芯片的三轴电子罗盘测量系统。该系统采用3个巨磁阻传感器芯片来测量地磁场矢量,采用三轴加速度传感器来测量载体的横滚角和俯仰角,在MSP430单片机中实现姿态转换、航向解算,最终通过RS232接口把航向角数据传输到电脑上。通过对影响罗盘测量精度误差来源的分析,提出了相应的自动校正和磁场补偿算法;在有外界磁场干扰的情况下,采用三维旋转校准,以保证罗盘能够达到较高的精度。研究结果表明,无论是否有外磁场干扰,罗盘经过校准补偿后精度都能够达到1.5°,从而验证了所设计的罗盘能够有效的对磁场干扰进行补偿。 展开更多
关键词 罗盘精度 巨磁阻 三轴电子罗盘 补偿算法 测量系统
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一种基于RFID的室内车载监控系统定位方法的设计与实现 被引量:16
6
作者 蒋浩 高春华 +2 位作者 张林 叶保留 陆桑璐 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第2期29-33,共5页
室内定位是智能家居系统中实现居境信息自主巡检的基础支撑技术。针对现有室内定位算法的不足,提出了一种基于RFID的新型室内定位方法。该方法建立基于RFID标签映射的地面坐标,借助电子罗盘获取车载系统方向,通过向量方法计算出车载系... 室内定位是智能家居系统中实现居境信息自主巡检的基础支撑技术。针对现有室内定位算法的不足,提出了一种基于RFID的新型室内定位方法。该方法建立基于RFID标签映射的地面坐标,借助电子罗盘获取车载系统方向,通过向量方法计算出车载系统的中心位置,有效地解决了室内定位的精度与稳定性问题。基于该方法,设计并实现了一个室内车载监控系统,验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 室内定位 RFID 电子罗盘 向量投影算法
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电子罗盘在全自动智能陀螺寻北仪中的应用 被引量:17
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作者 林明春 夏桂锁 +2 位作者 林玉池 黄银国 刘红星 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期719-724,共6页
提出了一种电子罗盘取代人工实现粗寻北的方法。根据电子罗盘原理,用DSP从电子罗盘串口实时采集系统与北方向的夹角值,并根据所得角度值驱动系统指向粗北方向,从而代替跟踪逆转点法实现陀螺仪粗寻北自动化。实验结果表明,电子罗盘粗寻... 提出了一种电子罗盘取代人工实现粗寻北的方法。根据电子罗盘原理,用DSP从电子罗盘串口实时采集系统与北方向的夹角值,并根据所得角度值驱动系统指向粗北方向,从而代替跟踪逆转点法实现陀螺仪粗寻北自动化。实验结果表明,电子罗盘粗寻北系统提高了机械陀螺仪的粗寻北速度,粗寻北时间由原来的10 min左右减少到1.5 min以内;粗寻北精度可以达到30′以内,满足了中天法精寻北要求。 展开更多
关键词 陀螺仪 寻北方法 电子罗盘 粗寻北 自动化
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三维磁感式电子罗盘的研制与标定 被引量:16
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作者 刘建强 汪小华 +2 位作者 林新华 李春丽 王电令 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第6期19-21,共3页
为了实现精确的地磁导航,使用PNI磁感传感器和VTI倾角传感器研制了三维磁感式电子罗盘。同时运用最小二乘法研究了三维电子罗盘的标定算法,并通过试验证明:经过标定的电子罗盘性能良好。
关键词 电子罗盘 磁感传感器 倾角传感器 最小二乘法
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基于神经网络代数算法的电子罗盘的标定 被引量:12
9
作者 马斌良 黄玉美 +2 位作者 史恩秀 李引魁 韩旭炤 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2304-2309,共6页
为了标定KVH-C100型电子罗盘,分析了电子罗盘产生误差的原因,设计了电子罗盘信号采集的软硬件系统;为了减少随机因素的干扰,对采样数据进行了中值滤波;在此基础上,采用神经网络代数算法建立了电子罗盘的误差补偿模型,该模型能实现在样... 为了标定KVH-C100型电子罗盘,分析了电子罗盘产生误差的原因,设计了电子罗盘信号采集的软硬件系统;为了减少随机因素的干扰,对采样数据进行了中值滤波;在此基础上,采用神经网络代数算法建立了电子罗盘的误差补偿模型,该模型能实现在样本空间的精确映射,具有较高的非线性逼近精度。通过实验证明该补偿模型比中值正弦误差补偿精度高,使得误差范围由标定前的-5.468 15°~1.457 96°减小到-0.492 8°~0.517 8°,重复性实验也证明该补偿模型一致性好,满足控制要求。 展开更多
关键词 电子罗盘 标定 神经网络代数算法 误差补偿
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电子罗盘安装误差标定与补偿方法研究 被引量:9
10
作者 范成叶 李杰 +2 位作者 陈文蓉 景增增 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期622-626,共5页
针对地磁导航系统在实际应用中由于电子罗盘安装误差而影响导航系统测量精度的问题,提出了一种有效的标定补偿安装误差角的方法。在分析电子罗盘安装误差角产生机理的基础上,建立了安装误差模型,推导了安装误差角的补偿公式,提出了安装... 针对地磁导航系统在实际应用中由于电子罗盘安装误差而影响导航系统测量精度的问题,提出了一种有效的标定补偿安装误差角的方法。在分析电子罗盘安装误差角产生机理的基础上,建立了安装误差模型,推导了安装误差角的补偿公式,提出了安装误差角标定方案。通过计算机仿真验证了安装误差角求解算法的正确性。在不同倾角平面上进行了安装误差角标定试验,提出实际操作中对标定平面的要求并验证了补偿结果。 展开更多
关键词 地磁导航 电子罗盘 安装误差 标定补偿
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四旋翼飞行器姿态航向参考系统设计与实现 被引量:17
11
作者 姜强 曾勇 +2 位作者 刘强 荆华 周泽波 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第S1期167-169,172,共4页
姿态航向参考系统(AHRS)是飞行器的关键载荷,决定了飞行器的飞行安全性与稳定性。为了给四旋翼飞行器控制提供可靠的姿态和航向反馈,设计并实现了基于多传感器数据融合的航向姿态参考系统。系统采用NXP公司的LPC1768嵌入式处理器作为导... 姿态航向参考系统(AHRS)是飞行器的关键载荷,决定了飞行器的飞行安全性与稳定性。为了给四旋翼飞行器控制提供可靠的姿态和航向反馈,设计并实现了基于多传感器数据融合的航向姿态参考系统。系统采用NXP公司的LPC1768嵌入式处理器作为导航计算机通过数字接口接收各个导航传感器(加速度计,角速率陀螺,电子罗盘)的数据并通过卡尔曼滤波完成数据融合和姿态解算,然后输出姿态和航向信息。最后,分析对比四旋翼飞行器搭载该姿态航向参考系统进行飞行验证记录的卡尔曼滤波处理的姿态数据和未经处理的姿态数据,结果表明所设计的姿态航向参考系统能够给四旋翼飞行器的姿态和航向控制提供可靠的姿态和航向反馈,提高四旋翼飞行器的姿态和航向控制精度,提高和改善四旋翼飞行器的姿态和航向稳定性。 展开更多
关键词 航向姿态参考系统 加速度计 角速率陀螺 电子罗盘 四旋翼飞行器
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基于HMC1022磁阻传感器的数字电子罗盘的设计与实现 被引量:21
12
作者 王丽颖 支炜 +1 位作者 孙红霞 张伟 《电子测量技术》 2009年第1期108-111,共4页
基于地磁测量原理设计的数字式电子罗盘由微控制器实现角度换算与输出,具有体积小、启动快、功耗低、成本低等优点。磁阻传感器两轴输出的差分信号转换均由16位A/D直接完成,省去电路中复杂的运算放大器部分。利用磁阻芯片独特的置位复... 基于地磁测量原理设计的数字式电子罗盘由微控制器实现角度换算与输出,具有体积小、启动快、功耗低、成本低等优点。磁阻传感器两轴输出的差分信号转换均由16位A/D直接完成,省去电路中复杂的运算放大器部分。利用磁阻芯片独特的置位复位功能,有效地消除因温度漂移和电路参数漂移等共模信号造成的误差,精度可以精确到1°。 展开更多
关键词 地磁场 电子罗盘 磁阻传感器 微控制器
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无航向基准条件下电子罗盘的误差补偿方法研究 被引量:13
13
作者 杜英 李杰 +2 位作者 孔祥雷 王博 于希宁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1285-1288,共4页
针对HMR3300电子罗盘在实际使用时,航向角测量精度低问题,探讨有效的磁差补偿方法。在分析电子罗盘航向角测量误差产生机理的基础上,建立了无航向基准条件下电子罗盘的误差校正模型,推导了自差补偿系数的计算公式,实验结果表明该补偿方... 针对HMR3300电子罗盘在实际使用时,航向角测量精度低问题,探讨有效的磁差补偿方法。在分析电子罗盘航向角测量误差产生机理的基础上,建立了无航向基准条件下电子罗盘的误差校正模型,推导了自差补偿系数的计算公式,实验结果表明该补偿方法是正确有效的,可将HMR3300的航向角测量误差控制在0.5°之内。 展开更多
关键词 电子罗盘 无航向基准 误差补偿 椭圆拟合
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电子罗盘倾角补偿和干扰补偿的理论分析及实验验证 被引量:11
14
作者 范寒柏 陈邵权 +1 位作者 王涛 王磊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1280-1283,共4页
电子罗盘由三轴磁阻传感器、两个倾角传感器和MCU构成。在实际中,复杂环境的磁场干扰和不可避免的倾斜会影响电子罗盘,为了提高测量精度,必须对其进行环境干扰补偿和倾角补偿。本文详细阐述了倾角补偿和干扰补偿的原理,设计了简单的电... 电子罗盘由三轴磁阻传感器、两个倾角传感器和MCU构成。在实际中,复杂环境的磁场干扰和不可避免的倾斜会影响电子罗盘,为了提高测量精度,必须对其进行环境干扰补偿和倾角补偿。本文详细阐述了倾角补偿和干扰补偿的原理,设计了简单的电子罗盘测试样机进行验证,并由实验数据,分析总结出了测量误差图表和结论。 展开更多
关键词 电子罗盘 磁阻传感器 倾角测量 补偿原理
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三轴电子罗盘的磁航向角误差补偿研究 被引量:19
15
作者 张爱军 王昌明 赵辉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第8期33-35,共3页
针对某水下运载器中罗盘的工作状态,提出了适合于水下工作的电子罗盘的误差补偿方法。通过分析误差产生的原因,结合实际情况,提出将补偿区间分段的方法,在各个区间分别进行最小二乘误差补偿。实验结果表明:采用分段补偿的方法可以有效... 针对某水下运载器中罗盘的工作状态,提出了适合于水下工作的电子罗盘的误差补偿方法。通过分析误差产生的原因,结合实际情况,提出将补偿区间分段的方法,在各个区间分别进行最小二乘误差补偿。实验结果表明:采用分段补偿的方法可以有效补偿小区间误差,能够将最大误差降低到0.3°之内,提高其磁航角的精度,满足高精度导航系统要求。 展开更多
关键词 电子罗盘 误差补偿 分段补偿 磁航向角
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三轴磁阻电子罗盘设计 被引量:11
16
作者 马建仓 胡士峰 邵婷婷 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第3期142-144,共3页
研制了一种基于磁阻传感器和MEMS加速度计的三轴磁阻电子罗盘,包括电子罗盘的工作原理、硬件设计以及软件算法流程。航向角、俯仰角和翻滚角是罗盘系统的主要技术指标,介绍了利用该系统测量航向角的原理和在0°~360°之间显... 研制了一种基于磁阻传感器和MEMS加速度计的三轴磁阻电子罗盘,包括电子罗盘的工作原理、硬件设计以及软件算法流程。航向角、俯仰角和翻滚角是罗盘系统的主要技术指标,介绍了利用该系统测量航向角的原理和在0°~360°之间显示的计算表达式。利用现场的采样数据对罗差进行校正,罗盘系统精度可从±35.7°提高至±1°左右。实验证明,该系统可用于普通导航领域。 展开更多
关键词 电子罗盘 磁阻传感器 MEMS加速度计
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电子磁罗盘航向角误差推导及分析 被引量:19
17
作者 李艳 管斌 +1 位作者 王成宾 白云超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1566-1572,共7页
在不考虑罗差影响的前提下,针对产生磁罗盘航向角误差的因素以及各因素的影响程度进行了计算及分析。首先介绍了磁罗盘的工作原理,在此基础上推导了磁航向角误差的计算式,该式表明磁航向角误差与当地磁倾角、载体俯仰角、载体航向角、... 在不考虑罗差影响的前提下,针对产生磁罗盘航向角误差的因素以及各因素的影响程度进行了计算及分析。首先介绍了磁罗盘的工作原理,在此基础上推导了磁航向角误差的计算式,该式表明磁航向角误差与当地磁倾角、载体俯仰角、载体航向角、水平姿态误差有关。基于该式对一般环境下磁航向角误差的仿真结果表明:当磁倾角为45°、水平姿态误差均不超过±0.5°时,磁航向角误差不超过±1°。进一步分别对各误差因素的影响进行了仿真分析,结果表明在高纬度地区或载体具有运动加速度时使用磁罗盘容易造成较大的磁航向角误差。车载实验结果验证了所推导公式的有效性。 展开更多
关键词 电子磁罗盘 磁航向角 误差分析 水平姿态误差 磁倾角
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一种电子磁罗盘航向误差的自适应补偿方法 被引量:12
18
作者 冯毅博 李希胜 张晓娟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2607-2614,共8页
分析软硬磁干扰对磁罗盘航向角的影响,建立相应的磁罗盘航向误差模型,并将模型参数作为卡尔曼滤波器的状态量,在MIMU的辅助作用下,使模型参数随周围磁场环境变化而改变,增强了磁罗盘航向测量的环境适应性。卡尔曼滤波器的观测量分为常... 分析软硬磁干扰对磁罗盘航向角的影响,建立相应的磁罗盘航向误差模型,并将模型参数作为卡尔曼滤波器的状态量,在MIMU的辅助作用下,使模型参数随周围磁场环境变化而改变,增强了磁罗盘航向测量的环境适应性。卡尔曼滤波器的观测量分为常规观测量和机动观测量,机动观测量在估计航向误差模型参数时增加了当前航向的权值,提高了当前航向的误差补偿精度。实验数据表明,在干扰磁场较强且人为改变干扰磁场的情况下,最大航向误差为±14.5°,经过自适应补偿后降至±0.2°以内。本算法可以精确地、自适应地对磁罗盘航向误差进行补偿,非常适合在周围磁场易变化的环境中使用。 展开更多
关键词 电子磁罗盘 航向误差 卡尔曼滤波器 自适应补偿
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基于磁通门的三轴电子罗盘自动误差补偿方法 被引量:17
19
作者 张韦 刘诗斌 +1 位作者 冯文光 邓盼盼 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1692-1695,共4页
该方法以自制的小型三轴磁通门航向系统为基础,加入MEMS三轴加速度计,形成了三轴电子罗盘的硬件结构。针对电子罗盘的罗差容易受到环境影响的特点,研究了自动误差补偿方法。首先对加速度计进行校准,其次采用基于椭球拟合的算法进行磁通... 该方法以自制的小型三轴磁通门航向系统为基础,加入MEMS三轴加速度计,形成了三轴电子罗盘的硬件结构。针对电子罗盘的罗差容易受到环境影响的特点,研究了自动误差补偿方法。首先对加速度计进行校准,其次采用基于椭球拟合的算法进行磁通门罗差的自动补偿,在剩余误差分析的基础上,利用加速度计的输出用递推最小二乘的方法对剩余误差进行了自动补偿。室温下实验结果表明该方法不仅方便有效,而且电子罗盘的误差从15°降低至2°内,在大倾角(60°)情况下也能保持较好精度。 展开更多
关键词 三轴电子罗盘 罗差 椭球拟合 递推最小二乘 自动补偿
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三维磁阻式电子罗盘的研制 被引量:11
20
作者 朱荣华 林新华 +1 位作者 孔德义 梅涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第12期102-104,共3页
利用三轴磁阻传感器和两轴倾角传感器研制三维磁阻式电子罗盘。三轴磁阻传感器HMC1043测量地磁场的3个分量,倾角传感器SCA100T测量罗盘的翻滚角和俯仰角,2只传感器的信号经过电路处理后传入单片机中,再通过RS—232接口输入到计算机进行... 利用三轴磁阻传感器和两轴倾角传感器研制三维磁阻式电子罗盘。三轴磁阻传感器HMC1043测量地磁场的3个分量,倾角传感器SCA100T测量罗盘的翻滚角和俯仰角,2只传感器的信号经过电路处理后传入单片机中,再通过RS—232接口输入到计算机进行计算处理,计算机终端采用VC编制的界面来显示罗盘的方位角和翻滚、俯仰角。系统采用了低功耗的置位/复位电路来保证磁阻传感器的灵敏度。最终电子罗盘的方位角精度达到0.5°,方位角分辨率达到0.1°。 展开更多
关键词 电子罗盘 磁阻传感器 倾角传感器 置位/复位电路
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