CN115200610A - 一种无需转台的amu简易磁标定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无需转台的AMU简易磁标定装置及方法，属于磁标定技术领域，其中，方法包括：连接所诉AMU磁标定装置；利用钕铁硼磁铁产生均强磁场；将高精度磁强计和待标定AMU放置于均强磁场同一空间位置测量磁场强度并利用装置计数；在相同的空间位置转动磁强计方向测量磁场强度并利用装置计数；重复五次后AMU完成磁标定，装置将输出标定完成的磁强计所测磁场值。本发明无需转台，装置简单，方法简便且可满足标定精度。
Description
技术领域
本发明涉及磁标定技术领域，具体是一种无需转台的AMU简易磁标定装置及方法。
背景技术
一体式姿态测量单元AMU（Attitude Measurement Unit）创造性的集成了太阳传感器、三轴陀螺仪、三轴磁强计、温度传感器和高性能处理器。它可以用来实时测量航天器的三轴姿态信息，提供高性能和高可靠性的姿态信息。
磁强计是一种测量磁感应强度的仪器，也是一种重要的传感器。其原理为：通过霍尔效应或巨磁阻效应等，将磁场强度转化为电信号从而测量环境磁场强度。磁强计在工业、农业、交通运输、国防、航空航天、海洋、气象、医疗卫生等领域均有广泛应用。
AMU的磁测量误差包括环境误差和磁强计本身的误差。磁强计本身存在制造误差和安装误差，制造误差又包括刻度因子误差、三轴不正交误差和零位误差。在AMU出厂应用前需要对磁强计的这些误差进行标定，得到误差系数，进而补偿AMU的原始磁测量输出。
目前主流的磁强计标定方法为：将磁强计放置在无磁转台，通过改变磁强计在空间的方向测量不懂方位的磁场数据，再通过与高精度磁强计或标准磁场发生装置数值的对比计算出磁强计的刻度因子误差、零偏误差和三轴不正交误差等误差项。
传统标定方法需要两轴或三轴无磁转台，用以改变磁强计在空间的方向。
传统标定方法需要人工测量数据并读数、计算。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需转台的AMU简易磁标定装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无需转台的AMU简易磁标定装置，包含显示屏、单片机、CAN通信模块、高精度磁强计、待标定AMU和调试器，所述单片机分别连接显示屏、CAN通信模块和调试器，所述CAN通信模块还连接高精度磁强计和待标定AMU。
作为本发明的进一步技术方案：所述调试器上连接有电源。
作为本发明的进一步技术方案：所述高精度磁强计的精度不小于±10nT。
一种无需转台的AMU简易磁标定方法，采用上述的装置，包含以下步骤：
步骤S1、连接所需的标定装置；
步骤S2、利用钕铁硼磁铁产生均强磁场；
步骤S3、将高精度磁强计和待标定AMU放置于均强磁场同一空间位置测量磁场强度；
步骤S4、在相同的空间位置转动高精度磁强计和待标定AMU方向测量磁场强度；
步骤S5、标定装置基于最小二乘法给出标定后的磁场测量值。
作为本发明的进一步技术方案：标定方法基于最小二乘法。
作为本发明的进一步技术方案：标定方法中外部磁场强度和磁强计响应为线性关系。
作为本发明的进一步技术方案：该标定方法通过高精度磁强计获取外部磁场的准确数值，以高精度磁强计输出值为横坐标，待标定AMU输出值为纵坐标，描绘出一个散点图。散点大致符合函数规律，通过最小二乘拟合得到数值和。对三个轴重复操作三次，即完成对AMU的磁标定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明无需转台，装置简单，方法简便且可满足标定精度。
附图说明
图1是标定设备示意图。
图2是标定方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，一种无需转台的AMU简易磁标定装置，包含显示屏、单片机、CAN通信模块、高精度磁强计、待标定AMU和调试器，所述单片机分别连接显示屏、CAN通信模块和调试器，所述CAN通信模块还连接高精度磁强计和待标定AMU。
本发明还公开了一种无需转台的AMU简易磁标定方法，采用上述的装置，包含以下步骤：
步骤S1、连接所需的标定装置；
步骤S2、利用钕铁硼磁铁产生均强磁场；
步骤S3、将高精度磁强计和待标定AMU放置于均强磁场同一空间位置测量磁场强度；
步骤S4、在相同的空间位置转动高精度磁强计和待标定AMU方向测量磁场强度；
步骤S5、标定装置基于最小二乘法给出标定后的磁场测量值。
本标定方法基于最小二乘法。标定方法中外部磁场强度和磁强计响应为线性关系。标定方法通过高精度磁强计获取外部磁场的准确数值，以高精度磁强计输出值为横坐标，待标定AMU输出值为纵坐标，描绘出一个散点图。散点大致符合函数规律，通过最小二乘拟合得到数值和。对三个轴重复操作三次，即完成对AMU的磁标定。
实施例2，在实施例的基础上，本设计的调试器上连接有电源。高精度磁强计的精度不小于±10nT，型号为FVM400，单片机的型号为STM32H7B0VB，CAN通信模块的型号为TJA1050，调试器为JLINK调试器。
工作过程如下：
将钕铁硼磁铁固定在一个空间点，以产生均强磁场。给标定系统通电。先将高精度磁强计和待标定AMU放在同一位置，使其二者处于同一均强磁场中。利用标定装置记录当前磁场测量值。转动高精度磁强计和待标定AMU方向使得显示屏中读数发生变化，再利用标定装置记录当前磁场测量值。重复五次计数后，系统将显示校正后磁强计数据。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种无需转台的AMU简易磁标定装置，包含显示屏、单片机、CAN通信模块、高精度磁强计、待标定AMU和调试器，其特征在于，所述单片机分别连接显示屏、CAN通信模块和调试器，所述CAN通信模块还连接高精度磁强计、待标定AMU。
2.根据权利要求1所述的一种无需转台的AMU简易磁标定装置，其特征在于，所述调试器上连接有电源。
3.根据权利要求1所述的一种无需转台的AMU简易磁标定装置，其特征在于，所述高精度磁强计的精度不小于±10nT。
4.一种无需转台的AMU简易磁标定方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的装置，包含以下步骤：
步骤S1、连接所需的标定装置；
步骤S2、利用钕铁硼磁铁产生均强磁场；
步骤S3、将高精度磁强计和待标定AMU放置于均强磁场同一空间位置测量磁场强度；
步骤S4、在相同的空间位置转动高精度磁强计和待标定AMU方向测量磁场强度；
步骤S5、标定装置基于最小二乘法给出标定后的磁场测量值。
5.根据权利要求4所述的一种无需转台的AMU简易磁标定方法，其特征在于，标定方法基于最小二乘法。
6.根据权利要求5所述的一种无需转台的AMU简易磁标定方法，其特征在于，标定方法中外部磁场强度和磁强计响应为线性关系。
7.根据权利要求6所述的一种无需转台的AMU简易磁标定方法，其特征在于，该标定方法通过高精度磁强计获取外部磁场的准确数值，以高精度磁强计输出值为横坐标，待标定AMU输出值为纵坐标，描绘出一个散点图。散点大致符合函数y＝kx+b规律，通过最小二乘拟合得到数值k和b。对三个轴重复操作三次，即完成对AMU的磁标定。
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