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一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法

文檔序號(hào):5919156閱讀:962來源:國知局
專利名稱:一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器的軟磁誤差和硬磁誤差的方法。
背景技術(shù)
隨著電子技術(shù)的進(jìn)步,地磁傳感器成本越來越低,在各種電子產(chǎn)品領(lǐng)域越來越普及。但是地磁傳感器由于其對(duì)磁場敏感的特性,很容易受環(huán)境中的干擾磁場的影響,從而使地磁傳感器的輸出值失準(zhǔn)。其中干擾磁場引起的誤差主要包括硬磁誤差和軟磁誤差。硬磁誤差主要是由安裝在磁傳感器附近的設(shè)備和裝置之間產(chǎn)生的干擾磁場造成, 其干擾磁場的大小和方向相對(duì)于飛機(jī)航向是不變的。而軟磁誤差是由“軟磁場”造成的。所謂“軟磁場”,是因?yàn)橛行┎牧夏軌蚋袘?yīng)外部磁場而自身產(chǎn)生的磁場。隨著外部磁場大小和方向的不同,軟磁場會(huì)在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化。如果磁傳感器周圍存在這種材料,那么它會(huì)對(duì)外部的地球磁場做出反應(yīng)而產(chǎn)生自身磁場從而影響磁傳感器的輸出。故軟磁場對(duì)磁傳感器的影響是一個(gè)變化的誤差量,這個(gè)誤差量被稱為軟磁誤差?,F(xiàn)有的兩軸地磁傳感器校準(zhǔn)算法主要是通過轉(zhuǎn)圈來求解最大值與最小值從而得到地磁傳感器的零點(diǎn)和靈敏度。這種方法的好處是可以補(bǔ)充大部分硬磁造成的誤差,卻無法補(bǔ)充軟磁的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是,克服現(xiàn)有兩軸地磁傳感器校準(zhǔn)算法無法校準(zhǔn)軟磁誤差的缺陷,提供一種既能夠校準(zhǔn)硬磁誤差又能夠校準(zhǔn)軟磁誤差的兩軸地磁傳感器校準(zhǔn)方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法, 其包括以下步驟第一步,假定兩軸地磁傳感器水平放置時(shí)其χ軸與y軸的原始輸出數(shù)據(jù)符合一般橢圓公式 ax2+bxy+cy2+dx+ey_f = 0(1),設(shè) g(x,y ;X) = ax2+bxy+cy2+dx+ey = AX = f (2), 其中X,Y為兩軸地磁傳感器原始數(shù)據(jù)的測量值,X是向量,X = {a, b,c, d,e},A是矩陣, A = [χ2, xy, y2,χ, y],計(jì)算X的誤差平方值并取其最小值,再進(jìn)行歸一化處理后得出X/ = sum (A) / (AT*A) (7), X1 = Ia1, b^ C1, Cl1, ej ;第二步,采樣至少六組兩軸地磁傳感器的原始χ軸與y軸數(shù)據(jù),并代入式(7),得出alX2+blXy+Cly2+dlX+eiy-l = 0 (8),式⑶表示的橢圓的長軸與χ軸正方向的夾角為α = l/2*atan Od1Z(C1-Ei1)) (9);第三步,將式(8)表示的橢圓以直角坐標(biāo)系原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角度,得到新的無傾斜角的橢圓方程 x2+c2y2+d2x+e2y+f2 = 0(10),算出式(10)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸,進(jìn)而算出式(8)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸,到此即得出式(1)表示的一般橢圓的圓心坐標(biāo)Xtl, Ytl、長短軸徹,k和其長軸與χ軸正方向的夾角α ;最后,將所得參數(shù)代入Normalization_x = ((χ-Χ0) cos α - (y-Y0) sin α ) /a0
Normalization_y = ((x~X0) sin α - (y-Y0) cos α ) /b0 (15),從而得到去除軟硬磁誤差后的歸一化數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的,在不同實(shí)施方式中,其中第一步驟中計(jì)算X的誤差平方值的方程為 A2(X) = (g(x, y ;X)-f)T*((g(x, y ;X)-f)) = (A*X-fN)T(A*X-fN),其中 N表示傳感器數(shù)據(jù)的采樣數(shù),也就是矩陣A的行數(shù),fN為1*N的向量,fN = {f,f,· · ·,f}摩進(jìn)一步的,在不同實(shí)施方式中,其中X的誤差平方值的最小值為零。進(jìn)一步的,在不同實(shí)施方式中,其中將式(3)對(duì)X求導(dǎo),
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述方法包括以下步驟第一步,假定兩軸地磁傳感器水平放置時(shí)其X軸與y軸的原始輸出數(shù)據(jù)符合一般橢圓公式 ax2+bxy+cy2+dx+ey-f = 0(1),設(shè) g(x,y ;X) = ax2+bxy+cy2+dx+ey = AX = ,其中 x,y為兩軸地磁傳感器原始數(shù)據(jù)的測量值,X是向量,X= {a,b,c,d,e},A是矩陣,A= [χ2, xy,y2, χ, y],計(jì)算X的誤差平方值并取其最小值,再進(jìn)行歸一化處理后得出X/ = sum(A)/ (AT*A) (7), X1 = Ia1, bi, C1, Cl1, ej ;第二步,采樣至少六組兩軸地磁傳感器的原始χ軸與1軸數(shù)據(jù),并代入式(7),得出 alX2+blXy+Cly2+dlX+eiy-l = 0 (8),式⑶表示的橢圓的長軸與χ軸正方向的夾角為α = l/2*atan Od1Z(C1-Ei1)) (9);第三步,將式(8)表示的橢圓以直角坐標(biāo)系原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角度,得到新的無傾斜角的橢圓方程a2x2+C2y2+d2x+e2y+f2 = 0(10),算出式(10)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸, 進(jìn)而算出式(8)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸,到此即得出式(1)表示的一般橢圓的圓心坐標(biāo)X。,Y。、長短軸徹,b0和其長軸與χ軸正方向的夾角α ;最后,將所得參數(shù)代入 Normalization_x = ((χ-Χ0) cos α - (y-Y0) sin α )/a0 Normalization_y = ((x_X0) sin α - (y-Y0) cos α )/b0 (15), 從而得到去除軟硬磁誤差后的歸一化數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述第一步驟中計(jì)算X的誤差平方值的方程為A2(X) = (g(x, y;X)-f)T*((g(x, y ;X)-f))= (A*X-fN)T(A*X-fN) (3),其中N表示傳感器數(shù)據(jù)的采樣數(shù),也就是矩陣A的行數(shù),&為1*N的向量,fN = {f,f,· · ·,f}
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于X的誤差平方值的最小值為零。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于 將式(3)對(duì)X求導(dǎo),
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述第一步驟中進(jìn)行歸一化處理得出X/ = sum(A)/(AT*A) (7)的方法為,對(duì)式(6)進(jìn)行f值歸一化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述第二步驟中采樣兩軸地磁傳感器的原始xy軸數(shù)據(jù)的方式為,使地磁傳感器在水平面上以預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng),以預(yù)定采樣頻率采樣兩軸地磁傳感器的原始數(shù)據(jù),再以預(yù)定時(shí)間間隔為單位保存原始數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述第三步驟中式(10)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)為h = -4/2 ,y0 = -e2/2c2,長短軸為徹= sqrt(abs(f3/a2)), b0 = sqrt (abs (f3/c2)),其中
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其特征在于所述第三步驟中式⑴表示的橢圓的圓心坐標(biāo)為& = X0Cos α+y0sin α , Y0 =-X0Sin α +y0cos α ,長短軸為 a0 = sqrt (abs (f3/a2)),b0 = sqrt (abs (f3/c2)),其中 /3 = 1 + J22 /(4c/2) + e] /(4c2)。
9.一種存儲(chǔ)于處理器可讀的存儲(chǔ)媒介中的校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于所述校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法程序包括能使處理器執(zhí)行以下操作的指令假定兩軸地磁傳感器水平放置時(shí)其χ軸與y軸的原始輸出數(shù)據(jù)符合一般橢圓公式 ax2+bxy+cy2+dx+ey-f = 0(1),設(shè) g(x, y ;X) = ax2+bxy+cy2+dx+ey = AX = f (2),其中 χ, Y為兩軸地磁傳感器原始數(shù)據(jù)的測量值,X是向量,X = {a, b,c, d,e},A是矩陣,A = [χ2, xy,y2, Χ, y],計(jì)算X的誤差平方值并取其最小值,再進(jìn)行歸一化處理后得出X1T = sum(A)/ (AT*A) (7),X1 = Ia1, b” C1, Cl1,ej ;采樣至少六組兩軸地磁傳感器的原始χ軸與y軸數(shù)據(jù),并代入式(7),得出 alX2+blXy+Cly2+dlX+eiy-l = O (8),式⑶表示的橢圓的長軸與χ軸正方向的夾角為α = l/2*atan Od1Z(C1-Ei1)) (9);將式(8)表示的橢圓以直角坐標(biāo)系原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角度,得到新的無傾斜角的橢圓方程a2X2+C2y2+d2X+%y+f2 = 0(10),算出式(10)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸,進(jìn)而算出式(8)表示的橢圓的圓心坐標(biāo)和長短軸,到此即得出式(1)表示的一般橢圓的圓心坐標(biāo) Xtl, Υο、長短軸徹,Idci和其長軸與χ軸正方向的夾角α ;將所得參數(shù)代入 Normalization_x = ((χ-Χ0) cos α - (y-Y0) sin α ) /a0 Normalization_y = ((x_X0) sin α - (y-Y0) cos α )/b0 (15), 從而得到去除軟硬磁誤差后的歸一化數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器軟硬磁誤差的方法,其包括有以下步驟,假定兩軸地磁傳感器水平放置時(shí)其x、y軸的原始輸出數(shù)據(jù)符合一般橢圓公式ax2+bxy+cy2+dx+ey-f=0(1),設(shè)g(x,y;X)=ax2+bxy+cy2+dx+ey=AX=f,X={a,b,c,d,e},通過計(jì)算X的誤差平方值并取其最小值,得出式(1)的解,a1x2+b1xy+c1y2+d1x+e1y-1=0(8),再通過旋轉(zhuǎn)式(8)表示的橢圓得到新的無傾斜角的橢圓方程a2x2+c2y2+d2x+e2y+f2=0,由此算出式(1)表示的一般橢圓的圓心坐標(biāo)、長短軸及長軸與x軸正方向的夾角,最終得到去除軟硬磁誤差后的歸一化數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠有效校準(zhǔn)兩軸地磁傳感器的軟硬磁誤差。
文檔編號(hào)G01V13/00GK102375160SQ20101024516
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者毛堯輝 申請(qǐng)人:美新半導(dǎo)體(無錫)有限公司
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