刘建敬 陈丽 汪冬瑾 戚红向

摘 要： 为了消除三轴磁传感器自身的误差，针对其存在的偏移误差、灵敏度误差和非正交误差的特点，建立三轴磁传感器的误差校正模型，利用批量最小二乘拟合方法提出相应的磁传感器校正方法，不需要额外的加速计辅助即可对三轴磁传感器进行校正，并通过磁传感器的误差校正实验进行验证。校正实验结果表明，该三轴磁传感器校正后的均方根误差减小到103 nT，磁传感器的校正方法可以有效消除自身的误差，并且不需要其他辅助手段。

关键词： 磁传感器; 误差校正模型; 最小二乘; 拟合方法; 地磁场; 均方根误差

中图分类号： TN03?34; TJ413.6 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）09?0179?03

Abstract： In order to eliminate the errors of 3?axis magnetic sensor itself， an error correction model of 3?axis magnetic sensor was established according to the characteristics of the offset error， sensitivity error and non?orthogonal error. On the basis of the batch least square fitting method， the corresponding correction method of magnetic sensor is proposed， which can correct the errors of magnetic sensor without the additional accelerometer. The calibration method of 3?axis magnetic sensor was verified with experiment. The results show that the root?mean?square error corrected with 3?axis magnetic sensor is decreased to 103 nT， and the correction method of magnetic sensor can eliminate the errors itself without other auxiliary means.

Keywords： magnetic sensor; error correction model; least square; fitting method; geomagnetic field; root?mean?square error

0 引 言

地磁场是天然存在的物理参考场，为载体的导航和姿态检测技术提供了很好的参考基准，因此，基于地磁场的导航和姿态检测技术日益得到关注和研究[1?3]。磁传感器是测量弱磁场的敏感元件，具有体积小、响应快、成本低、抗高过载等优点，被广泛应用于地磁导航领域[4]。

不过，由于制作工艺水平的限制，磁传感器自身不可避免地存在误差，主要有偏移误差、灵敏度误差和非正交误差等。偏移误差是由传感器和电路的电气参数不对称造成零位偏移而引起的误差;灵敏度误差是由每个通道的传感器灵敏度和电路增益不一致而引起的误差;非正交误差是由传感器的三个测量方向不完全垂直而引起的误差[5?6]。

对于组合的三轴磁传感器（如霍尼韦尔公司的HMC1021和HMC1022），垂直安装的敏感轴很难保持其与安装平面的垂直关系。……