李文宽，蔡浩原，赵晟霖，刘春秀

(1.中国科学院空天信息研究院，北京 100190；2.中国科学院大学，北京 100049)

0 引言

在导航定位中，确定机器人、飞行器等载体的姿态是十分重要的，姿态可以通俗地使用欧拉角(俯仰角、横滚角和姿态角)来表示，目前通常使用六轴IMU来计算欧拉角，其中的陀螺仪感知三轴角速度值，由于重力加速度的存在，加速度计可以准确的感知横滚角和俯仰角，但六轴IMU只能获得航向角的相对变化值，并且由于陀螺仪存在不同程度的漂移现象，所以得到的航向角也会漂移，存在不稳定的现象。因此往往需要添加磁力计，组成九轴IMU来计算航向角。由于磁力计极易受到周围环境磁场的干扰，所以在使用过程中，往往需要先对磁力计进行校准，得到软铁干扰和硬铁干扰参数，磁力计数据在经过这些参数的处理后，才能准确的指示航向[1-3]。

磁力计校准方法可以根据是否需要外部设备分为两种类型。一种是基于磁场数据的约束，对磁场建模并仅使用磁力计数据来计算校准参数[4-5]。最常用的方法是椭圆拟合方法[6]和最大和最小值方法。朱建良等[7]首先线性化椭球表面方程，然后分别用最小二乘法和总体最小二乘法拟合得到椭球的参数；最大和最小值的方法是在3个轴上收集磁力计的最大和最小测量值，然后计算椭球面参数，其原理类似于椭球拟合法。虽然这种方法可以取得很好的效果，但对磁力计数据要求很高，因此往往需要用户进行特定的操作(如绕“8”)来收集数据，这对用户的使用来说非常不友好，而且在某些情况下(如机器人、无人机)很难实现。……