三轴地磁传感器误差建模及在线补偿方法.docx

16传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2019年第38卷第2期

DOI:10.13873/J.1000—9787(2019)02—0016—03

三轴地磁传感器误差建模及在线补偿方法*

李浩，陈文杰，沈勇

（同济大学汽车学院，上海201804)

摘要：针对三轴地磁传感器的传统误差补偿方法操作繁琐、依赖外界仪器，无法应用于车辆地磁导航系统的缺点，提出了一种基于无迹卡尔曼滤波的三轴地磁传感器误差在线补偿方法。分析地磁传感器误差产生机理，得到了适用于车辆导航系统的地磁传感器误差模型。设计无迹卡尔曼滤波器估计模型中未知参数，从而实现误差的在线补偿。实验结果表明：所提方法有效可行，补偿后的精度在0.5°以内，补偿效果较好。

关键词：三轴地磁传感器；车辆导航；在线补偿；参数估计；无迹卡尔曼滤波

中图分类号：U463.1文献标识码：A文章编号：1000—9787(2019)02—0016—03

Modelingofthree-axisgeomagneticsensorerrorandonlinecompensationmethod*

LIHao,CHENWen-jie,SHENYong

(SchoolofAutomotiveStudies,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)

Abstract:Aimingattheshortcomingsofthree-axisgeomagneticsensorsuchastroublesomestepsoftraditionalerrorcompensationmethod,relyingonexternalinstruments,soitcannotbeappliedtogeomagneticnavigationsystemofvehicles,anonlinecompensationmethodforthree-axisgeomagneticsensorerrorbasedonunscentedKalmanfilteringisproposed.Generationmechanismofgeomagneticsensorerrorisanalyzed,andgeomagneticsensorerrormodelsuitableforvehiclenavigationsystemisobtained.UnscentedKalmanfilterisdesignedtocompletetheestimationoftheunknownparametersinthemodel,thusrealizeon-linecompensationoferror.Theexperimentalresultshowsthattheproposedmethodiseffectiveandfeasible,andtheprecisionaftercompensationiswithin0.5°,whichcanachievebettercompensationeffect.

Keywords:three-axisgeomagneticsensor;vehiclenavigation;onlinecompensation;parameterestimation;unscentedKalmanfiltering

0引言

地磁场是地球的基本物理场之一，分布连续且非常稳定，能够作为理想的参考基准[1]。利用地磁信息进行车辆定位导航是近年来的研究热点。地磁导航系统的定位导航精度在很大程度上由地磁传感器来决定。因此，国内外诸多学者，针对地磁传感器测量误差的补偿方法进行了很多研究。

Gebre-EgziabherD等人[2]利用传感器的旋转输出数据，通过递推最小二乘法得到固定矢量误差和比例因数误差，形成了两