基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法

发布时间：2021-08-30 17:57

　　针对目前双轴磁传感器的标定方法在测量滚转角时存在测量误差散布较大问题,提出了基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法。该方法利用双轴磁传感器的输出具有椭圆性的特点,通过在固定点测量多组磁传感器输出数据,采用最小二乘法对测量结果进行椭圆拟合,求出其误差标定参数,对磁传感器进行补偿标定。测试结果表明,基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法能有效降低磁传感器测量误差散布。 

【文章来源】：探测与控制学报. 2020,42(03)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

传统磁传感器标定方法

零位误差标定:对实验存储数据取若干整周期数据做统计分析,y轴输出的均值即为y轴零偏Ey,z轴输出的均值即为z轴零偏Ez。灵敏度误差标定:由于磁传感器两个敏感轴在水平面内转动,故其敏感到的磁场最大值应该等于Mxz,则根据上面得到的零偏可得到其两轴灵敏度为之比。同理,将转台分别置为方位0°、俯仰0°和方位-90°、俯仰0°状态进行标定,取三次标定结果的均值作为最终的标定结果。磁传感器标定示意图如图2所示。传统的磁传感器标定方法仅针对磁传感器的安装误差、灵敏度误差和零偏误差中的一项或几项进行器件手册上的标称补偿,然后根据多次测量数据通过取均值,从而对磁传感器的非正交误差、灵敏度误差及零位误差进行补偿。

在均匀磁场下,如果将理想正交双轴磁传感器在两轴所在平面旋转一圈,则两轴的输出会形成一个标准的椭圆(其两轴灵敏度不等)。但是由于磁传感器的非正交误差、灵敏度误差和零位误差,以及周围磁场的干扰的存在,实际的输出会接近于椭圆而非标准椭圆。本文以此为基础,利用双轴磁传感器的输出具有椭圆效应这一特点,提出了一种基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法,具体见图3。由于椭圆的标准方程已知,如将理想双轴磁传感器绕其两轴所在平面旋转,两轴输出为形成标准椭圆,通过若干输出数据,即可计算出椭圆的参数,进而可以计算出其标称零偏与灵敏度。而存在误差的双轴磁传感器实际输出接近于椭圆而非标准椭圆,因此,同样的方法得到其测量输出后,可采用最小二乘法对测量数据点与椭圆中心的距离的平方和最小的原则进行拟合,进而形成标准椭圆,通过拟合后的数据解算出椭圆拟合参数,通过椭圆与双轴磁传感器的误差参数方程求解除其灵敏度误差、零偏误差以及非正交误差,代入理想双轴磁传感器与存在测量误差的磁传感器的关系方程中,得到理想磁传感器的输出,实现利用椭圆拟合对双轴磁传感器的标定。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3373244