[go: up one dir, main page]

RU2788825C1 - Calibration method of a three-axis electronic magnetic compass - Google Patents

Calibration method of a three-axis electronic magnetic compass Download PDF

Info

Publication number
RU2788825C1
RU2788825C1 RU2022107801A RU2022107801A RU2788825C1 RU 2788825 C1 RU2788825 C1 RU 2788825C1 RU 2022107801 A RU2022107801 A RU 2022107801A RU 2022107801 A RU2022107801 A RU 2022107801A RU 2788825 C1 RU2788825 C1 RU 2788825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compass
axes
axis
receivers
along
Prior art date
Application number
RU2022107801A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Каплин
Михаил Георгиевич Степанов
Алексей Григорьевич Ярмолич
Original Assignee
Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" filed Critical Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА"
Application granted granted Critical
Publication of RU2788825C1 publication Critical patent/RU2788825C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: geodesy, navigation, topography.
SUBSTANCE: invention relates to methods of calibration of an electronic magnetic compass (MC) to determine the azimuth of a given direction when solving problems of geodesy, navigation, topography, etc. Calibration consists of two stages, in the first of which the magnetic field receivers of the X and Y axes are installed on a plane and rotate the MC around the Z axis, measuring the signals Mxi, Myi in four orthogonal positions. According to the measured signals, the static errors mx, my and the ratio kyx = ky / kx of the sensitivities ky, kx of the MC receivers along the X, Y axes are determined. At the second stage, the receivers of the X, Z axes are installed on the plane, the MC is rotated around the Y axis and, acting similarly, the static error mz and the ratio are determined by the Mxi, Mzi signals sensitivities kzx = kz / kx on the Z axis.
EFFECT: expanding the functionality and improving the accuracy of the MC during calibration.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области калибровки и применения электронного магнитного компаса (МК) для определения азимута заданного направления при решении задач геодезии, навигации, топографии, прицеливания и наведения.The invention relates to the field of calibration and application of an electronic magnetic compass (MK) to determine the azimuth of a given direction in solving problems of geodesy, navigation, topography, aiming and guidance.

Известны способы калибровки МК, заключающиеся в перемещении (вращении) компаса по определенной траектории [1, 2], либо в одновременном использовании нескольких магнитометрических образцов [3, 4] с последующим расчетом корректирующих поправок. Общим недостатком аналогов [1-4] является высокая сложность схем калибровки и вычислительных процедур обработки результатов.There are known methods for calibrating the MC, which consist in moving (rotating) the compass along a certain trajectory [1, 2], or in the simultaneous use of several magnetometric samples [3, 4] with the subsequent calculation of corrective corrections. A common disadvantage of analogues [1-4] is the high complexity of calibration schemes and computational procedures for processing the results.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ калибровки электронного МК [5], заключающийся в установке компаса на плоскости так, чтобы приемники (датчики) магнитного поля его ортогональных осей X и Y лежали в этой плоскости, вращении компаса вокруг оси Z, перпендикулярной этой плоскости, и фиксации его в четырех, i=1÷4, ортогональных положениях. В каждом положении МК измеряют сигналы приемников магнитного поля Mxi и Myi по осям X и Y, с использованием которых оценивают статические ошибки mx и my по каждой из осей путем определения средних значений:The closest in technical essence to the claimed method (prototype) is a method for calibrating an electronic MK [5], which consists in installing the compass on a plane so that the receivers (sensors) of the magnetic field of its orthogonal axes X and Y lie in this plane, rotating the compass around the axis Z, perpendicular to this plane, and fixing it in four, i=1÷4, orthogonal positions. In each position of the MC, the signals of the magnetic field receivers M xi and M yi along the X and Y axes are measured, using which the static errors m x and m y are estimated along each of the axes by determining the average values:

Figure 00000001
Figure 00000001

Далее отношение чувствительностей приемников компаса по осям X и Y, определяемое как отношение «модулей вектора магнитного поля

Figure 00000002
» (по тексту формулы и описания изобретения-прототипа), полученных с использованием всех измерений по осям X и Y, вычисляют по формуле:Further, the ratio of the sensitivities of the compass receivers along the X and Y axes, defined as the ratio of the “modules of the magnetic field vector
Figure 00000002
”(according to the text of the claims and description of the prototype invention), obtained using all measurements along the X and Y axes, is calculated by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

При практическом применении МК («при использовании» по терминологии прототипа) ось X совмещают с направлением движения. Измеряют сигналы приемников магнитного поля Вх и Ву по осям X и Y и вычисляют направление на магнитный полюс в плоскости XY (т.е. угол азимута α направления движения) по формуле:In the practical application of the MC ("in use" in the terminology of the prototype) the X-axis is combined with the direction of movement. Measure the signals of the magnetic field receivers B x and B y along the X and Y axes and calculate the direction to the magnetic pole in the XY plane (i.e. the azimuth angle α of the direction of movement) using the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

Способ-прототип имеет следующие основные недостатки:The prototype method has the following main disadvantages:

1. В соответствии с [5] калибровка и последующее практическое применение выполняются в предположении точного горизонтирования МК, следствием чего является измерение приемниками осей X и Y проекций только горизонтальной составляющей

Figure 00000005
вектора
Figure 00000006
. Тем самым из рассмотрения и учета исключаются не менее информативная в реальных условиях ненулевых углов тангажа β (ось X) и крена γ (ось Y) вертикальная составляющая
Figure 00000007
магнитного поля и соответствующее измерение по оси Z (фиг. 1). В результате существенно ограничиваются функциональные возможности способа [5].1. In accordance with [5], calibration and subsequent practical application are performed on the assumption of accurate leveling of the MC, which results in the measurement by the receivers of the X and Y axes of the projections of only the horizontal component
Figure 00000005
vector
Figure 00000006
. Thus, the vertical component, which is no less informative under real conditions of non-zero pitch angles β (X axis) and roll γ (Y axis), is excluded from consideration and accounting
Figure 00000007
magnetic field and the corresponding measurement along the Z axis (Fig. 1). As a result, the functionality of the method [5] is significantly limited.

2. Следствием сказанного является второй недостаток - низкая точность определения азимута α по «идеальной» упрощенной формуле (3) при ненулевых углах β и γ (более подробно см. далее).2. The consequence of the above is the second drawback - the low accuracy of determining the azimuth α by the "ideal" simplified formula (3) at non-zero angles β and γ (for more details, see below).

В качестве недостатков также можно указать на некорректность использования в формуле (2) модуля полного вектора магнитного поля

Figure 00000008
, а не его, как отмечено выше, горизонтальной составляющей
Figure 00000009
, а также на ограниченность рассмотрения только плоской задачи направленного движения, т.е. применения МК на подвижном основании. Приведенные и последующие материалы в полной мере справедливы для задач МК на неподвижном основании (например, в составе стационарных угломерных платформ).As disadvantages, one can also point out the incorrectness of using in formula (2) the modulus of the full magnetic field vector
Figure 00000008
, and not its, as noted above, the horizontal component
Figure 00000009
, as well as the limited consideration of only a plane problem of directed motion, i.e. application of MK on a movable base. The given and subsequent materials are fully valid for the tasks of the MC on a fixed base (for example, as part of stationary goniometric platforms).

Цель заявляемого изобретения состоит в расширении функциональных возможностей и повышении точности электронного МК при калибровке и определении угла азимута.The purpose of the claimed invention is to expand the functionality and improve the accuracy of the electronic MK when calibrating and determining the azimuth angle.

Для достижения поставленной цели в способе калибровки и применения трехосевого электронного МК, заключающемся в том, что компас устанавливают на плоскости так, чтобы приемники магнитного поля его ортогональных осей X и Y лежали в этой плоскости, вращают компас вокруг оси Z, перпендикулярной этой плоскости, и фиксируют его в четырех, i=1÷4, ортогональных положениях. В каждом положении компаса измеряют сигналы приемников магнитного поля Mxi и Myi по осям X и Y, с использованием которых оценивают статические ошибки компаса mx и my по обеим осям путем определения средних значений сигналов Mxi и Myi по всем положениям компаса, используя, так же как в [5], соотношения (1). Определяют отношение kyx=ky/kx чувствительностей ky и kx приемников компаса по осям Y и X как отношение модулей вектора горизонтальной составляющей магнитного поля

Figure 00000010
, полученных с использованием измерений по осям Y и X:To achieve the goal in the method of calibrating and using a three-axis electronic MC, which consists in the fact that the compass is installed on a plane so that the magnetic field receivers of its orthogonal X and Y axes lie in this plane, rotate the compass around the Z axis perpendicular to this plane, and fix it in four, i=1÷4, orthogonal positions. At each position of the compass, the signals of the magnetic field receivers M xi and M yi along the X and Y axes are measured, using which the static errors of the compass m x and m y are estimated along both axes by determining the average values of the signals M xi and M yi for all positions of the compass, using, as in [5], relations (1). The ratio k yx =k y /k x of the sensitivities k y and k x of the compass receivers along the Y and X axes is determined as the ratio of the modules of the vector of the horizontal component of the magnetic field
Figure 00000010
obtained using measurements along the Y and X axes:

Figure 00000011
Figure 00000011

Затем устанавливают компас так, чтобы выбрать в качестве оси вращения ось Y и, действуя аналогично, i=5÷8, определяют статическую ошибку компаса mz по оси Z:Then the compass is set so as to select the Y axis as the axis of rotation and, acting similarly, i=5÷8, determine the static error of the compass m z along the Z axis:

Figure 00000012
Figure 00000012

и отношение kzx=kz/kv чувствительностей kz и kx приемников компаса по осям Z и X:and the ratio k zx =k z /k v sensitivities k z and k x compass receivers along the Z and X axes:

Figure 00000013
Figure 00000013

При применении компаса дополнительно используют измеритель углов тангажа β и крена γ объекта-носителя компаса, связанные оси которого совпадают с осями X, Y и Z, совмещают ось X с заданным направлением, измеряют сигналы приемников магнитного поля Вх, Ву и Bz по осям X, Y и Z и вычисляют магнитный азимут α заданного направления:When using a compass, an additional measure of pitch angles β and roll γ of the compass carrier object is used, the associated axes of which coincide with the X, Y and Z axes, align the X axis with a given direction, measure the signals of the magnetic field receivers B x , B y and B z along axes X, Y and Z and calculate the magnetic azimuth α of a given direction:

Figure 00000014
Figure 00000014

Существенные отличительные признаки заявляемого изобретения по сравнению с прототипом заключаются в следующем:The essential distinguishing features of the claimed invention in comparison with the prototype are as follows:

1. Установка осей компаса X и Z в горизонтальной плоскости, аналогичная установке осей X и Y в прототипе, и его вращение вокруг оси Y позволяют в соответствии с соотношениями (5), (6) определить статическую ошибку mz и отношение чувствительностей kzx для оси Z компаса. Совместно с величинами mx, my и kyx, вычисленными по соотношениям (1) и (4), этим формируется полный набор калибровочных параметров, необходимый для коррекции измерений трехосевого электромагнитного МК при практическом применении. Прототип ограничивается определением параметров mx, my и kyx для двух осей X и Y компаса.1. Installing the compass axes X and Z in the horizontal plane, similar to the installation of the X and Y axes in the prototype, and its rotation around the Y axis allow, in accordance with relations (5), (6), to determine the static error m z and the sensitivity ratio k zx for compass z-axis. Together with the values of m x , m y and k yx calculated by relations (1) and (4), this forms a complete set of calibration parameters necessary for correcting measurements of a three-axis electromagnetic MC in practical application. The prototype is limited to defining the parameters m x , m y and k yx for the two axes X and Y of the compass.

2. Использование измерителя углов тангажа β и крена γ объекта-носителя МК, связанные оси которого совпадают с осями X, Y и Z, обеспечивает определение угловой пространственной ориентации объекта (компаса), учет которой необходим для корректного высокоточного применения компаса в реальных условиях неизбежных в силу естественных причин (например, непроизвольных колебаний рук оператора, применяющего компас) отклонений от плоскости местного горизонта. В прототипе подобный измеритель не предусмотрен, а углы β и γ не учитываются. Это приводит к грубым ошибкам азимутальных определений.2. The use of the meter of pitch angles β and roll γ of the MC carrier object, the associated axes of which coincide with the X, Y and Z axes, ensures the determination of the angular spatial orientation of the object (compass), which must be taken into account for the correct high-precision use of the compass in real conditions, inevitable in the force of natural causes (for example, involuntary vibrations of the hands of the operator using the compass) deviations from the plane of the local horizon. In the prototype, such a meter is not provided, and the angles β and γ are not taken into account. This leads to gross errors in azimuth determinations.

3. Вычисление азимута α заданного направления по трем сигналам Bx, Ву и Bz, измеренным приемниками (датчиками) магнитного поля компаса, выполняют по обобщенной формуле (7). В прототипе для этого используется упрощенная формула (3). Путем подстановки в (7) нулевых значений углов тангажа и крена (β=γ=0) легко показать, что (3) является частным случаем (7), соответствующим «идеальному» горизонтированию МК.3. Calculation of the azimuth α of a given direction by three signals B x , B y and B z measured by receivers (sensors) of the compass magnetic field is performed according to the generalized formula (7). The prototype uses a simplified formula (3) for this. By substituting zero values of the pitch and roll angles (β=γ=0) into (7), it is easy to show that (3) is a special case of (7), corresponding to the “ideal” leveling of the MC.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей и повышении точности трехосевого электронного МК при калибровке и практическом применении.The technical result consists in expanding the functionality and improving the accuracy of a three-axis electronic MC during calibration and practical application.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The claimed method is illustrated by the following graphics:

Фиг. 1. Проекции вектора магнитного поля

Figure 00000015
на оси X, Y и Z МК.Fig. 1. Projections of the magnetic field vector
Figure 00000015
on the X, Y and Z axes of the MK.

Примечание - Рисунок соответствует случаю установки осей X, Y в горизонтальной плоскости. МП - магнитный полюс.Note - The figure corresponds to the case of installing the X, Y axes in the horizontal plane. MP - magnetic pole.

Фиг. 2. Схема калибровки МК по осям X и Z.Fig. 2. Scheme of MK calibration along the X and Z axes.

Рассмотрим сущность и возможность реализации заявляемого способа.Consider the essence and the possibility of implementing the proposed method.

Ориентация осей X, Y и Z МК (связанных осей объекта-носителя компаса) относительно направлений на магнитные восток Ем и север Nм и местной вертикали h задается матрицей направляющих косинусов:The orientation of the X, Y and Z axes of the MC (the associated axes of the compass carrier object) relative to the directions to the magnetic east E m and north N m and the local vertical h is given by the direction cosine matrix:

Figure 00000016
Figure 00000016

где α, β и γ - углы азимута, тангажа и крена.where α, β and γ are the azimuth, pitch and roll angles.

Умножая матрицу (8) справа на вектор-столбец напряженности магнитного поля

Figure 00000017
, где Нг, Нв - модули горизонтальной и вертикальной составляющих, получим выражения для измеренных проекций этих составляющих на оси X, Y и Z:Multiplying matrix (8) on the right by the column vector of the magnetic field strength
Figure 00000017
, where Н g , Н в - modules of the horizontal and vertical components, we obtain expressions for the measured projections of these components on the X, Y and Z axes:

Figure 00000018
Figure 00000018

Разрешая систему уравнений (9) при измеренных значениях Вх, Ву и Bz и известных углах β, γ относительно угла азимута α, получаем базовое выражение для этого угла:Resolving the system of equations (9) with the measured values of B x , B y and B z and known angles β, γ relative to the azimuth angle α, we obtain the basic expression for this angle:

Figure 00000019
Figure 00000019

Полученное выражение описывает работу «идеального» электронного МК без статических ошибок и при одинаковой чувствительности по различным осям приемников магнитного поля. Вводя сформированные при калибровке поправки mx, my, mz, компенсирующие статические ошибки реальных приемников, и отношения kyx, kzx их чувствительностей, нормирующие измерения по различным осям, от (10) приходим к обобщенной формуле (7).The resulting expression describes the operation of an "ideal" electronic MC without static errors and with the same sensitivity along different axes of the magnetic field receivers. Introducing the corrections m x , m y , m z formed during calibration, which compensate for the static errors of real receivers, and the ratios k yx , k zx of their sensitivities, which normalize measurements along different axes, from (10) we arrive at the generalized formula (7).

Вышеупомянутая калибровка по осям X и Y, результатом которой являются параметры mx, my и kyx, проводится по изложенной в описании прототипа (с. 7-9, фиг. 2) схеме с учетом более корректных обозначений

Figure 00000020
и
Figure 00000021
. При этом рассматривается частный случай «определения азимута движения при перемещении по поверхности Земли», а также считается «что в рассматриваемом случае вертикальная проекция Hz не имеет существенного значения» (см. описание прототипа). Как результат, калибровка по оси Z в прототипе не требуется.The aforementioned calibration along the X and Y axes, the result of which are the parameters m x , m y and k yx , is carried out according to the scheme described in the description of the prototype (p. 7-9, Fig. 2), taking into account more correct notation
Figure 00000020
and
Figure 00000021
. In this case, a special case of "determining the azimuth of movement when moving along the surface of the Earth" is considered, and it is also considered "that in this case the vertical projection Hz is not significant" (see the description of the prototype). As a result, the Z-axis calibration in the prototype is not required.

Рассмотрим необходимую в общем случае определения азимута при произвольной угловой ориентации компаса аналогичную схему калибровки приемников применительно к осям X и Z (фиг. 2 данного описания).Consider the necessary in the general case of determining the azimuth for an arbitrary angular orientation of the compass, a similar calibration scheme for receivers in relation to the X and Z axes (Fig. 2 of this description).

Оси компаса X, Z устанавливают на горизонтальную плоскость и измеряют сигналы приемников магнитного поля Mx5 и Mz5 в первом положении, фиг. 2, а):The compass axes X, Z are set on a horizontal plane and the signals of the magnetic field receivers M x5 and M z5 are measured in the first position, FIG. 2a):

Mx5=kxHx+mx,M x5 =k x H x +m x ,

Mz5=kzHz+mz.M z5 =k z H z +m z .

Поворачивают компас по часовой стрелке на 90° и аналогичным образом измеряют сигналы, фиг. 2, б):Turn the compass 90° clockwise and measure the signals in the same way, FIG. 2b):

Mx6=-kxHz+mx,M x6 =-k x H z +m x ,

Mz6=kzHx+mz.M z6 =k z H x +m z .

Следующий поворот на 90°, фиг. 2, в), даст сигналы:The next 90° turn, fig. 2, c), will give signals:

Mx7=-kxHx+mx,M x7 =-k x H x +m x ,

Mz7=-kzHz+mz.M z7 =-k z H z +m z .

Четвертый последний поворот на 90°, фиг. 2, г), позволит получить:The fourth last 90° turn, FIG. 2d) will allow you to get:

Mx8=kxHz+mx,M x8 \u003d k x H z +m x ,

Mz8=-kzHx+mz.M z8 =-k z H x +m z .

Здесь учтено, что первые четыре измерения, i=1÷4, выполнены при калибровке осей X и Y.Here it is taken into account that the first four measurements, i=1÷4, were performed during the calibration of the X and Y axes.

Сложив одноименные измерения Mxi, Mzi, i=5÷8, и разделив на 4, определяют статические ошибки компаса mx, mz:Adding the measurements of the same name M xi , M zi , i=5÷8, and dividing by 4, determine the static errors of the compass m x , m z :

Figure 00000022
Figure 00000022

Заметим, что повторное определение статической ошибки mx по соотношению (11) позволяет получить более точную оценку этого параметра усреднением его значений из (1) и (11).Note that the re-determination of the static error m x by relation (11) makes it possible to obtain a more accurate estimate of this parameter by averaging its values from (1) and (11).

Далее по измерениям Mxi, Mzi рассчитывают разности:Further, according to the measurements M xi , M zi , the differences are calculated:

Mx5-Mx7=2kxHx, Mx6-Mx8=-2kxHz,M x5 -M x7 =2k x H x , M x6 -M x8 =-2k x H z ,

Mz5-Mz7=2kzHz, Mz6-Mz8=2kzHx,M z5 -M z7 =2k z H z , M z6 -M z8 =2k z H x ,

откуда (см. фиг. 1):from where (see Fig. 1):

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

где

Figure 00000025
,
Figure 00000026
- модули вектора горизонтальной составляющей
Figure 00000027
магнитного поля, полученные с использованием измерений по осям X и Z.where
Figure 00000025
,
Figure 00000026
- modules of the horizontal component vector
Figure 00000027
magnetic field obtained using measurements along the X and Z axes.

В результате получают формулу (6) для отношения kzx чувствительностей приемников компаса по осям Z и X.As a result, formula (6) is obtained for the ratio k zx of the sensitivity of the compass receivers along the Z and X axes.

В качестве измерителя углов тангажа β и крена γ объекта-носителя компаса используют трехосевой акселерометрический инклинометр, по данным которого определяют указанные углы:A three-axis accelerometric inclinometer is used as a measure of the pitch angles β and roll γ of the compass carrier object, according to which the indicated angles are determined:

Figure 00000028
Figure 00000028

где ax, ay, az - измеренные приемниками чувствительных (связанных) осей инклинометра проекции вектора ускорения силы тяжести

Figure 00000029
; g - модуль вектора
Figure 00000030
.where a x , a y , a z are the projections of the gravity acceleration vector measured by the receivers of the sensitive (coupled) axes of the inclinometer
Figure 00000029
; g - vector modulus
Figure 00000030
.

Реализация заявляемого способа не вызывает сложности. Сборка трехосевых соосных электронного магнитного компаса и акселерометрического инклинометра может быть выполнена по МЭМС-технологии в виде бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) угловой ориентации. Помимо указанных компонентов в типовую БИНС входят трехосевой датчик угловой скорости (ДУС) и датчик температуры. ДУС является дублирующим средством инклинометрии при угловых определениях высокоподвижных (динамичных) объектов, а датчик температуры необходим для введения поправок по градуировочным зависимостям калибровочных параметров от температуры, закладываемым в измерительные датчики при заводском исполнении. На практике такая БИНС обычно строится в виде типового инерциального измерительного устройства (Inertial measurement unit, IMU), например, как комбинированные датчики STIM 300 компании Sensonor или MPU 9255 компании Inven Sense. Для расчетов по приведенным соотношениям может использоваться внешний или встроенный в БИНС вычислитель, например, такой как малогабаритная СнК (система-на-кристалле) SmartFusion2, включающая энергонезависимую матрицу ПЛИС, выполненную по Flash-технологии, и процессорную подсистему на базе процессора АРМ Cortex М3.The implementation of the proposed method is not difficult. The assembly of a three-axis coaxial electronic magnetic compass and an accelerometric inclinometer can be made using MEMS technology in the form of a strapdown inertial navigation system (SINS) of angular orientation. In addition to these components, a typical SINS includes a three-axis angular velocity sensor (ARS) and a temperature sensor. DUS is a duplicating means of inclinometry for angular determinations of highly mobile (dynamic) objects, and a temperature sensor is necessary to introduce corrections according to the calibration dependences of calibration parameters on temperature, which are embedded in the measuring sensors at the factory. In practice, such an SINS is usually built as a typical Inertial measurement unit (IMU), such as Sensonor's STIM 300 or Inven Sense's MPU 9255 combined sensors. For calculations according to the above ratios, an external calculator or a calculator built into the SINS can be used, for example, such as a small-sized SoC (system-on-a-chip) SmartFusion2, including a non-volatile FPGA matrix made using Flash technology, and a processor subsystem based on the APM Cortex M3 processor.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности трехосевого электронного МК при калибровке и определении азимута заданного направления.Thus, the inventive method can be implemented and provides an extension of the functionality and an increase in the accuracy of a three-axis electronic MC during calibration and determining the azimuth of a given direction.

Источники информацииSources of information

1. Патент WO 2013188776.1. Patent WO 2013188776.

2. Патент RU 2503923.2. Patent RU 2503923.

3. Патент RU 2229727.3. Patent RU 2229727.

4. Патент RU 2497139.4. Patent RU 2497139.

5. Патент RU 2623192.5. Patent RU 2623192.

Claims (8)

Способ калибровки трехосевого электронного магнитного компаса, заключающийся в том, что компас устанавливают на плоскость так, чтобы приемники магнитного поля его ортогональных осей X и Y лежали в этой плоскости, вращают компас вокруг оси Z, перпендикулярной этой плоскости, и фиксируют его в четырех, i=1÷4, ортогональных положениях, в каждом положении компаса измеряют сигналы приемников магнитного поля Mxi и Myi по осям X и Y, оценивают статические ошибки компаса mx и my по обеим осям путем определения средних значений сигналов Mxi и Myi по всем положениям компаса:A method for calibrating a three-axis electronic magnetic compass, which consists in installing the compass on a plane so that the magnetic field receivers of its orthogonal X and Y axes lie in this plane, rotate the compass around the Z axis perpendicular to this plane, and fix it in four, i =1÷4, orthogonal positions, in each position of the compass, the signals of the magnetic field receivers M xi and M yi are measured along the X and Y axes, the static errors of the compass m x and m y are estimated along both axes by determining the average values of the signals M xi and M yi for all compass positions:
Figure 00000031
Figure 00000031
 определяют отношение kyx = ky / kx чувствительностей ky и kx приемников компаса по осям Y и X как отношение модулей вектора горизонтальной составляющей
Figure 00000032
магнитного поля, полученных с использованием измерений по осям Y и X:determine the ratio k yx = k y / k x of the sensitivities k y and k x of the compass receivers along the Y and X axes as the ratio of the modules of the horizontal component vector
Figure 00000032
magnetic field obtained using measurements along the Y and X axes:
Figure 00000033
Figure 00000033
 отличающийся тем, что затем устанавливают компас так, чтобы выбрать в качестве оси вращения ось Y и, действуя аналогично, i=5÷8, определяют статическую ошибку компаса mz по оси Z:characterized in that then the compass is set so as to select the Y axis as the axis of rotation and, acting similarly, i=5÷8, determine the static error of the compass m z along the Z axis:
Figure 00000034
Figure 00000034
 и отношение kzx = kz / kx чувствительностей kz и kx приемников компаса по осям Z и X:and the ratio k zx = k z / k x sensitivities k z and k x compass receivers along the Z and X axes:
Figure 00000035
Figure 00000035
RU2022107801A 2022-03-23 Calibration method of a three-axis electronic magnetic compass RU2788825C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2788825C1 true RU2788825C1 (en) 2023-01-24

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076971A2 (en) * 2003-02-24 2004-09-10 Gentex Corporation Electronic compass system
RU2503923C1 (en) * 2012-08-01 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method to calibrate magnetic compass of pedestrian
RU2623192C1 (en) * 2016-02-08 2017-06-22 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method for calibrating electronic magnetic compass
CN108398124B (en) * 2018-02-05 2020-10-16 无锡北微传感科技有限公司 Electronic compass calibration method
RU2755400C1 (en) * 2020-07-16 2021-09-15 Акционерное общество "Уральское производственное предприятие "Вектор" (АО "УПП "Вектор") Method for operational calibration of triaxial electronic compass with axis displacement compensation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004076971A2 (en) * 2003-02-24 2004-09-10 Gentex Corporation Electronic compass system
RU2503923C1 (en) * 2012-08-01 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method to calibrate magnetic compass of pedestrian
RU2623192C1 (en) * 2016-02-08 2017-06-22 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Method for calibrating electronic magnetic compass
CN108398124B (en) * 2018-02-05 2020-10-16 无锡北微传感科技有限公司 Electronic compass calibration method
RU2755400C1 (en) * 2020-07-16 2021-09-15 Акционерное общество "Уральское производственное предприятие "Вектор" (АО "УПП "Вектор") Method for operational calibration of triaxial electronic compass with axis displacement compensation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3933166B1 (en) Attitude measurement method
RU2558724C2 (en) Diagnostic complex for determination of pipeline position, and method for determining relative displacement of pipeline as per results of two and more inspection passes of diagnostic complex for determination of pipelines position
Včelák et al. AMR navigation systems and methods of their calibration
US8311757B2 (en) Miniaturized smart self-calibration electronic pointing method and system
RU2395061C1 (en) Method to determine position of movable objects and integrated navigation system to this end
Deng et al. Analysis and calibration of the nonorthogonal angle in dual-axis rotational INS
CN107655493B (en) SINS six-position system-level calibration method for fiber-optic gyroscope
CN102257358B (en) Method for determining orientation to true north using an inertial measurement unit
RU2269813C2 (en) Method for calibrating parameters of platform-less inertial measuring module
Li et al. Gradient descent optimization-based self-alignment method for stationary SINS
Al Jlailaty et al. IMU hand calibration for low-cost MEMS inertial sensors
RU2717566C1 (en) Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table
Zhang et al. An improved computation scheme of strapdown inertial navigation system using rotation technique
Dai et al. In-field calibration method for DTG IMU including g-sensitivity biases
Tao et al. Precise displacement estimation from time-differenced carrier phase to improve PDR performance
US8528220B2 (en) Six-direction indicator
Li et al. Fast fine initial self-alignment of INS in erecting process on stationary base
RU2683144C1 (en) Method of defining errors of orientation axles of laser gyroscopes and pendulum accelerometers in a strap down inertial navigation system
Emel’yantsev et al. Calibration of a precision SINS IMU and construction of IMU-bound orthogonal frame
RU2788825C1 (en) Calibration method of a three-axis electronic magnetic compass
RU2339002C1 (en) Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof
Sun et al. Researching on the compensation technology of rotating mechanism error in single-axis rotation strapdown inertial navigation system
Zhu et al. Accuracy improvement of a redundant inertial measurement unit brought about by the dual-axis rotational motion
RU2507392C1 (en) Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer
RU2509979C1 (en) Method of autonomous azimuthal orientation of platform of three-axial gyrostabiliser by varying points of correction