KR20170021664A - Orthogonality correction method for 3-axis magnetometer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3축 자력계의 직교성 보정방법에 관한 것으로, 3축 자력계의 직교성을 보정할 수 있어, 드론 등에 부착하여 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능하다.The present invention relates to a method of correcting the orthogonality of a triaxial magnetometer, which can correct the orthogonality of a triaxial magnetometer, and it can be attached to a drone to detect underground objects, an underwater object, a geological structure,

Description

3축 자력계의 직교성 보정방법{Orthogonality correction method for 3-axis magnetometer}[0001] The present invention relates to an orthogonality correction method for a three-axis magnetometer,

본 발명은 자기장 크기 측정 기술에 관련한 것으로, 특히 3축 자력계의 직교성 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for measuring a magnetic field size, and more particularly to a method for correcting orthogonality of a triaxial magnetometer.

MAD(Magnetic Anomaly Detection) 기술은 군사적인 목적 뿐만 아니라 지질학적인 목적으로 사용되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2012-0133709호(2012. 12. 11) 등에서 플럭스게이트(Fluxgate)를 이용한 자력계를 제안하고 있다. Magnetic Anomaly Detection (MAD) technology is used for both military and geological purposes. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0133709 (December 12, 2012) proposes a magnetometer using a flux gate.

항공기 분야에서는 정교한 직교성을 가지지 못할 경우 항공기가 흔들리게 되므로, 3축 플럭스게이트 자력계가 사용되지 못하고, 스칼라 자력계가 사용되어 왔다. 최근 작은 크기의 드론(Drone)이 군사용 항공기들을 대체하고 있는 추세이다.In the aircraft sector, if the sophisticated orthogonality is not achieved, the aircraft will be shaken, so a 3-axis fluxgate magnetometer is not used and a scalar magnetometer has been used. Recently, small size drone is replacing military aircraft.

본 발명자는 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등에 이용되는 작은 크기의 드론에 탑재할 수 있는 3축 자력계의 직교성 보정 기술에 대한 연구를 하게 되었다.The present inventor has studied a technique for correcting orthogonality of a three-axis magnetometer mounted on a small-sized drone used for underground objects, underwater objects, geological structure grasping, and geological exploration.

대한민국 공개특허 제10-2012-0133709호(2012. 12. 11)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0133709 (December 12, 2012)

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등에 이용되는 작은 크기의 드론에 탑재할 수 있는 3축 자력계의 직교성 보정방법을 제공함을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an orthogonality correction method of a triaxial magnetometer which can be mounted on a small sized drone used for underground buried objects, underwater objects, geological structure grasping, and geological exploration.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 서로 직교하도록 설치되는 3개의 x, y, z축 자력계를 포함하는 3축 자력계의 직교성 보정방법이 상기 3개의 x, y, z축 자력계 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정하는 자기장 세기 측정단계와; 상기 자기장 세기 측정단계에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정하는 직교성 오차 보정단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for correcting orthogonality of a three-axis magnetometer including three x, y, and z-axis magnetometers installed orthogonally to each other. A magnetic field intensity measuring step of measuring a magnetic field intensity from a voltage signal according to an external magnetic field output by each of the plurality of magnetic sensors; And correcting a magnetic field strength error due to orthogonality errors of three x, y, and z-axis magnetometers with respect to three magnetic field strengths measured by the magnetic field intensity measuring step, respectively; And the like.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 직교성 오차 보정단계가 상기 자기장 세기 측정단계에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구하는 자기장 세기값 보정단계와; 상기 자기장 세기값 보정단계에 의해 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득하는 자기장 크기 획득단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the orthogonal error correcting step calculates three orthogonality-corrected magnetic field strength values by matrix-computing three magnetic field strength values measured by the magnetic field strength measuring step with a matrix for orthogonality correction A magnetic field strength value correction step; A magnetic field size acquiring step of acquiring an orthogonally-corrected magnetic field magnitude by root-summing the sum of the three magnetic field intensity values orthogonally corrected by the magnetic field intensity value correcting step; .

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 직교성 보정을 위한 행렬은 상기 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성이 보장되는 3축의 자기장 안에서 실험적으로 구해지는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the matrix for orthogonality correction is obtained experimentally in a three-axis magnetic field ensuring orthogonality of the three x, y, z-axis magnetometers.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 3축 자력계의 직교성 보정방법이 상기 직교성 오차 보정단계에 의해 직교성 보정된 자기장 크기를 전송하는 자기장 크기 전송단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, there is provided a magnetic field magnitude transmission step in which the orthogonality correction method of the triaxial magnetometer transmits orthogonally corrected magnetic field magnitudes by the orthogonal error correcting step; And further comprising:

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 자기장 크기 전송단계에서 직교성 보정된 자기장 크기가 RS232C 통신 인터페이스를 통해 드론의 주제어부로 전송되는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the orthogonally-corrected magnetic field magnitude in the magnetic field magnitude transmission step is transmitted to the main body of the drones via the RS232C communication interface.

본 발명은 드론용 3축 플럭스게이트 자력계의 직교성을 보정할 수 있어, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능한 효과가 있다.The present invention is capable of correcting the orthogonality of a three-axis fluxgate magnetometer for a drone, and is capable of grasping underground objects, an underwater object, a geological structure, and exploring geological features.

도 1 은 본 발명에 따른 3축 자력계의 직교성 보정방법의 일 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 2 는 드론용 3축 플럭스게이트 자력계의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 드론용 3축 플럭스게이트 자력계의 측정회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 회로도이다.1 is a flowchart showing a configuration of an embodiment of a method for correcting orthogonality of a triaxial magnetometer according to the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of a three-axis fluxgate magnetometer for drone.
3 is a circuit diagram showing a configuration of one embodiment of a measuring circuit portion of a three-axis fluxgate magnetometer for drone.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the specification of the present invention have been defined in consideration of the functions of the embodiments of the present invention and can be sufficiently modified according to the intentions and customs of the user or operator. It should be based on the contents of.

도 1 은 본 발명에 따른 3축 자력계의 직교성 보정방법의 일 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다. 본 발명에 따른 3축 자력계의 직교성 보정방법은 서로 직교하도록 설치되는 3개의 x, y, z축 자력계를 포함하는 3축 자력계의 직교성 보정을 수행한다. 이 때, 3개의 x, y, z축 자력계가 플럭스게이트일 수 있다.1 is a flowchart showing a configuration of an embodiment of a method for correcting orthogonality of a triaxial magnetometer according to the present invention. The orthogonality correction method of a triaxial magnetometer according to the present invention performs orthogonality correction of a triaxial magnetometer including three x, y, z magnetometers installed perpendicular to each other. At this time, the three x, y, z axis magnetometers may be fluxgates.

도 1 에 도시한 바와 같이, 자기장 세기 측정단계(10)에서 3축 자력계가 3개의 x, y, z축 자력계 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정한다.As shown in FIG. 1, in a magnetic field strength measuring step 10, a three-axis magnetometer measures magnetic field strength from voltage signals according to an external magnetic field output by each of the three x, y, and z axis magnetometers.

그 다음, 직교성 오차 보정단계(20)에서 3축 자력계가 상기 자기장 세기 측정단계(10)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정한다. 예컨대, 직교성 오차 보정단계(20)가 자기장 세기값 보정단계(21)와, 자기장 크기 획득단계(22)를 포함할 수 있다.Next, in the orthogonality error correcting step 20, the three-axis magnetometer calculates the magnetic field strength error due to the orthogonality errors of the three x, y, and z axes with respect to the three magnetic field intensities measured by the magnetic field strength measuring step 10 . For example, the orthogonality error correction step 20 may include a magnetic field strength value correction step 21 and a magnetic field size acquisition step 22.

자기장 세기값 보정단계(21)에서 3축 자력계가 상기 자기장 크기 측정단계(10)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구한다. In the magnetic field intensity value correction step 21, the triaxial magnetometer computes the three magnetic field strength values measured by the magnetic field size measurement step 10 in matrix with the matrix for orthogonality correction, I ask.

그리고, 자기장 세기 획득단계(22)에서 3축 자력계가 상기 자기장 세기값 보정단계(21)에 의해 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득한다.Then, in the magnetic field strength acquiring step 22, the triaxial magnetometer calculates the orthogonally-corrected magnetic field size by root-summing the sum of the three magnetic field intensity values orthogonally corrected by the magnetic field intensity value correcting step 21, .

3축 자력계의 3개의 x, y, z축 자력계에 의해 각각 센싱되어 자기장 세기 측정단계(10)에 의해 각각 측정된 자기장 세기가 Bmx, Bmy, Bmz이라면, 3개의 x, y, z축 자력계가 직교성이 있을 경우, 자력계의 회전에 상관없이 자기장의 크기(magnetitude) Bmt는 일정하다.If the magnetic field intensities measured by the magnetic field strength measuring step 10 respectively by the three x, y and z magnetometers of the three-axis magnetometer are B mx , B my and B mz, then three x, y, z When the axis magnetometer is orthogonal, the magnitude of the magnetic field B mt is constant regardless of the rotation of the magnetometer.

그러나, 3개의 x, y, z축 자력계가 직교성이 없다면, 자력계의 회전에 따라 전체 자기장의 크기 Bmt가 상이해진다. However, if the three x, y, and z-axis magnetometers are not orthogonal, the magnitude of the total magnetic field B mt will be different with the rotation of the magnetometer.

Figure pat00001
Figure pat00001

직교성 오차 보정단계(20)에서 3축 자력계는 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 행렬 연산을 통해 보정한다.In the orthogonality error correction step 20, the three-axis magnetometer corrects the magnetic field intensity error due to the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis magnetometers through a matrix operation.

먼저, 3축 자력계가 자기장 세기 측정단계(10)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구한다.First, the three-axis magnetometer computes the three magnetic field intensity values orthogonally corrected by performing a matrix operation of the three magnetic field intensity values measured by the magnetic field intensity measuring step 10 with a matrix for orthogonality correction.

Figure pat00002
Figure pat00002

위 식에서, Bcx, Bcy, Bcz는 직교성 보정된 x, y, z축의 자기장 세기값이고, T11 내지 T33은 직교성 보정을 위한 행렬의 인자들로, 상기 3개의 x, y, z축 플럭스게이트가 직교성을 이룬 상태에서 실험적으로 구해질 수 있는 값들이다. 즉, 상기 직교성 보정을 위한 행렬은 상기 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성이 보장되는 3축의 자기장 안에서 실험적으로 구해질 수 있다.The above equation, B cx, B cy, B cz is orthogonality correction x, y, and z-axis magnetic field intensity values, T 11 to T 33 are in the matrix of factors for orthogonality correction, the three x, y, z These are the values that can be obtained experimentally with the axial fluxgate being orthogonal. That is, the matrix for orthogonality correction can be experimentally obtained in a three-axis magnetic field in which orthogonality of the three x, y, and z-axis magnetometers is ensured.

그 다음, 3축 자력계가 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득한다.Next, the triaxial magnetometer acquires the orthogonally-corrected magnetic field magnitude by root-summing the values obtained by squaring each of the three magnetic field strength values orthogonally corrected.

Figure pat00003
Figure pat00003

직교성 보정된 자기장 세기 Bct는 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성 오차에 상관없이 일정한 값이 된다. 이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 3축 자력계의 직교성을 보정할 수 있어, 지하매설물이나 수중물체, 지질 구조 파악이나 지질 탐사 등이 가능해진다.The orthogonality corrected magnetic field strength B ct is constant regardless of the orthogonality error of the three x, y, z magnetometers. According to the present invention, the orthogonality of the triaxial magnetometer can be corrected, and it becomes possible to grasp underground objects, an underwater object, a geological structure, a geological survey, and the like.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 3축 자력계의 직교성 보정방법이 자기장 크기 전송단계(30)를 더 포함할 수 있다. 상기 자기장 크기 전송단계(30)에서 3축 자력계가 상기 직교성 오차 보정단계(20)에 의해 직교성 보정된 자기장 크기를 전송한다.According to a further aspect of the present invention, the orthogonality correcting method of the triaxial magnetometer may further include a magnetic field size transmitting step (30). In the magnetic field magnitude transmission step 30, the triaxial magnetometer transmits the orthogonally-corrected magnetic field magnitude by the orthogonality error correction step 20.

예컨대, 상기 자기장 크기 전송단계(30)에서 직교성 보정된 자기장 크기가 RS232C 통신 인터페이스를 통해 드론의 주제어부(도면 도시 생략)로 전송되도록 구현될 수 있다.For example, the orthogonally-corrected magnetic field magnitude in the magnetic field magnitude transmission step 30 may be implemented to be transmitted to the main body of the drones (not shown) through the RS232C communication interface.

도 1 에 도시한 3축 자력계의 직교성 보정방법을 수행하는 드론용 3축 플럭스게이트 자력계를 도 2 를 통해 알아본다. 도 2 는 드론용 3축 플럭스게이트 자력계의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.A three-axis fluxgate magnetometer for a drone that performs the orthogonality correction method of the triaxial magnetometer shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of a three-axis fluxgate magnetometer for drone.

도 2 에 도시한 바와 같이, 직교성 보정된 드론용 3축 플럭스게이트 자력계는 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)와, 3개의 측정회로부(120)와, 제어부(130)를 포함하여 이루어진다.2, the orthogonally corrected three-axis fluxgate magnetometer for drone includes three x, y, and z-axis fluxgates 110, three measurement circuitry 120, and a control unit 130 .

상기 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)는 서로 직교하도록 설치된다. 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)는 제1권선(111)과 제2권선(112)을 포함한다. 예컨대, 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)가 균일한 자기장을 발생시키는 솔레노이드로 구현될 수 있다.The three x, y, and z-axis fluxgates 110 are installed perpendicular to each other. The three x, y, z-axis fluxgates 110 include a first winding 111 and a second winding 112. For example, three x, y, z-axis fluxgates 110 may be implemented with solenoids that generate a uniform magnetic field.

자기 소스(Magnetic source)에 의한 외부 자기장이 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 제1권선(111)과 제2권선(112)에 인가되면, 외부 자기장에 따른 전압신호가 각각 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)로부터 출력된다. When an external magnetic field generated by a magnetic source is applied to the first and second windings 111 and 112 of the three x, y, and z-axis fluxgates 110, And is output from three x, y, and z-axis fluxgates 110.

상기 3개의 측정회로부(120)는 상기 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110) 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정한다.The three measurement circuit units 120 respectively measure magnetic field strengths from voltage signals according to external magnetic fields output by the three x, y, and z-axis fluxgates 110, respectively.

상기 제어부(130)는 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 크기 오차를 보정한다. The controller 130 corrects the magnetic field size error due to the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis fluxgates 110 with respect to the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120, respectively.

예컨대, 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)가 헬름홀츠 코일로 구현된 경우, 헬름홀츠 코일간의 직교성이 0.1도 이상일 경우 제어부(130)가 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정하도록 구현될 수 있다.For example, when three x, y, and z-axis fluxgates 110 are implemented as Helmholtz coils, when the orthogonality between the Helmholtz coils is greater than 0.1 degrees, the controller 130 drives the three x, y, To correct the magnetic field intensity error due to the orthogonality error of the magnetic field.

이 때, 상기 제어부(130)는 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 행렬 연산을 통해 보정한다. 상기 직교성 보정을 위한 행렬은 상기 3개의 x, y, z축 플럭스게이트가 직교성을 이룬 상태에서 실험적으로 구해질 수 있다.At this time, the controller 130 corrects the magnetic field intensity error due to the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis fluxgates 110 through a matrix operation. The matrix for orthogonality correction can be experimentally obtained with the three x, y, and z-axis fluxgates being orthogonal.

먼저, 상기 제어부(130)가 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구한다.First, the controller 130 calculates three orthogonality-corrected magnetic field intensity values by performing a matrix operation of the three magnetic field intensity values measured by the three measurement circuit units 120 with a matrix for orthogonality correction.

그 다음, 상기 제어부(130)가 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득한다. 직교성 보정된 자기장 세기는 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 직교성 오차에 상관없이 일정한 값이 된다. 이 때, 직교성 보정된 3축 자기장 크기 Bcx, Bcy, Bcz 또는 자기장 크기 Bct는 RS232C 등의 통신 인터페이스를 통해 드론의 주제어부(도면 도시 생략)로 전달될 수 있다.Then, the controller 130 calculates a sum of squares of the three magnetic field intensity values orthogonally-corrected, and obtains the orthogonality-corrected magnetic field magnitude by root-summing. The orthogonality-corrected magnetic field intensity is a constant value regardless of the orthogonality errors of the three x, y, and z-axis fluxgates 110. At this time, the three-axis magnetic field sizes B cx , B cy , B cz or the magnetic field magnitude B ct , which are orthogonally corrected, can be transmitted to the main control unit (not shown) of the drone through a communication interface such as RS232C.

도 3 은 드론용 3축 플럭스게이트 자력계의 측정회로부의 일 실시예의 구성을 도시한 회로도이다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 측정회로부(120)는 오실레이터(121)와, 증폭기(122)와, 보상권선(123)과, 복조기(124)와, 저역필터(125)와, 피드백 증폭기(126)와, AD컨버터(127)를 포함하여 이루어진다.3 is a circuit diagram showing a configuration of one embodiment of a measuring circuit portion of a three-axis fluxgate magnetometer for drone. 3, the measurement circuit section 120 includes an oscillator 121, an amplifier 122, a compensation winding 123, a demodulator 124, a low-pass filter 125, a feedback amplifier 126 And an A / D converter 127, as shown in FIG.

상기 오실레이터(121)는 특정 주파수 신호를 출력한다.The oscillator 121 outputs a specific frequency signal.

상기 증폭기(122)는 상기 오실레이터(121)에 의해 출력되는 특정 주파수 신호를 증폭하여 플럭스게이트(110)의 제1권선(111)에 인가한다.The amplifier 122 amplifies the specific frequency signal output by the oscillator 121 and applies the amplified specific frequency signal to the first winding 111 of the flux gate 110.

자기 소스(Magnetic source)에 의한 외부 자기장이 3개의 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 제1권선(111)과 제2권선(112)에 인가되면, 상기 보상권선(123)은 플럭스게이트(110)의 제2권선(112)에 의해 유도되는 전류에 의해 보상 자기장을 발생시켜 외부 자기장에 따른 전압신호가 출력된다.When an external magnetic field by a magnetic source is applied to the first and second windings 111 and 112 of the three x, y and z axis fluxgates 110, A compensating magnetic field is generated by the current induced by the second winding 112 of the gate 110 to output a voltage signal according to the external magnetic field.

이 때, 보상권선(123)은 제2권선(112)에 의해 전류가 유도되어 흐르게 되고 이로 인해 보상권선(123)은 보상 자계를 발생시켜 플럭스 게이트(110)에 인가되도록 함으로써 보상 자계가 외부자계를 상쇄하는 방향으로 인가한다. 따라서, 3축 플럭스 게이트 자력계의 특성이 파괴되는 것을 방지하여 센서의 동작 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.At this time, the compensation winding 123 induces a current by the second winding 112 so that the compensation winding 123 generates a compensation magnetic field and is applied to the flux gate 110, As shown in Fig. Therefore, the characteristics of the triaxial fluxgate magnetometer can be prevented from being destroyed, and the operational reliability of the sensor can be ensured.

상기 복조기(124)는 상기 오실레이터(121)로부터 특정 주파수 신호를 전달받아 상기 보상권선(123)에 의해 발생된 보상 자기장에 의한 기전력을 반송 주파수 신호로 변조하여 출력한다.The demodulator 124 receives a specific frequency signal from the oscillator 121, modulates the electromotive force generated by the compensating magnetic field generated by the compensating winding 123 into a carrier frequency signal, and outputs the carrier frequency signal.

상기 저역필터(125)는 상기 복조기(124)에 의해 출력되는 반송 주파수 신호를 저역 필터링하여 출력한다.The low-pass filter 125 low-pass filters and outputs the carrier frequency signal output by the demodulator 124.

상기 피드백 증폭기(126)는 상기 저역필터(125)에 의해 저역 필터링된 신호와 기준신호를 비교하여 출력한다.The feedback amplifier 126 compares the low-pass filtered signal by the low-pass filter 125 with a reference signal and outputs the result.

상기 AD컨버터(127)는 상기 피드백 증폭기(126)에 의해 출력되는 아날로그 주파수 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.The AD converter 127 converts the analog frequency signal output from the feedback amplifier 126 into a digital signal and outputs the digital signal.

상기 AD컨버터(127)에 의해 출력되는 디지털 신호가 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기이며, 제어부(130)는 상기 3개의 측정회로부(120)에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기를 이용해 위에 설명한 방법으로 x, y, z축 플럭스게이트(110)의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정한다. The digital signal output by the AD converter 127 is the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120 and the control unit 130 measures the three magnetic field intensities measured by the three measurement circuit units 120 The magnetic field intensity error due to the orthogonality error of the x, y, z-axis fluxgate 110 is corrected by the above-described method using three magnetic field intensities.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

본 발명은 자기장 크기 측정 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하며, 이 보정방법은 자기저항효과, 자기임피던스효과 등을 원리를 사용하고 있는 3축의 자력계에도 적용이 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is industrially applicable in the field of magnetic field measurement technology and its application field, and this correction method is also applicable to a three-axis magnetometer using the principle of magnetoresistance effect, magnetic impedance effect, and the like.

100 : 게이트 자력계
110 : 플럭스게이트
111 : 제1권선
112 : 제2권선
120 : 측정회로부
121 : 오실레이터
122 : 증폭기
123 : 보상권선
124 : 복조기
125 : 저역필터
126 : 피드백 증폭기
127 : AD컨버터
130 : 제어부100: Gate magnetometer
110: Flux gate
111: 1st winding
112: Secondary winding
120: Measurement circuit section
121: Oscillator
122: amplifier
123: compensation winding
124: Demodulator
125: Low-pass filter
126: Feedback Amplifier
127: AD converter
130:

Claims (5)

서로 직교하도록 설치되는 3개의 x, y, z축 자력계를 포함하는 3축 자력계의 직교성 보정방법에 있어서,
상기 3개의 x, y, z축 자력계 각각에 의해 출력되는 외부 자기장에 따른 전압신호로부터 각각 자기장 세기를 측정하는 자기장 세기 측정단계와;
상기 자기장 세기 측정단계에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기에 대해 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성 오차에 의한 자기장 세기 오차를 보정하는 직교성 오차 보정단계를;
포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3축 자력계의 직교성 보정방법.A method for correcting orthogonality of a three-axis magnetometer including three x, y and z magnetometers installed perpendicularly to each other,
A magnetic field intensity measuring step of measuring a magnetic field intensity from a voltage signal according to an external magnetic field output by each of the three x, y and z axis magnetometers;
And correcting a magnetic field strength error due to orthogonality errors of three x, y, and z-axis magnetometers with respect to three magnetic field strengths measured by the magnetic field intensity measuring step, respectively;
And correcting the orthogonality of the triaxial magnetometer. 제 1 항에 있어서,
상기 직교성 오차 보정단계가:
상기 자기장 세기 측정단계에 의해 각각 측정된 3개의 자기장 세기값을 직교성 보정을 위한 행렬과 행렬 연산하여 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값을 구하는 자기장 세기값 보정단계와;
상기 자기장 세기값 보정단계에 의해 직교성 보정된 3개의 자기장 세기값 각각을 제곱하여 합산한 값을 루트 연산하여 직교성 보정된 자기장 크기를 획득하는 자기장 크기 획득단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 3축 자력계의 직교성 보정방법. The method according to claim 1,
Wherein the orthogonal error correction step comprises:
A magnetic field intensity value correcting step of obtaining three orthogonally corrected magnetic field strength values by performing matrix calculation of the three magnetic field strength values measured by the magnetic field intensity measuring step with a matrix for orthogonality correction;
A magnetic field size acquiring step of acquiring an orthogonally-corrected magnetic field magnitude by root-summing the sum of the three magnetic field intensity values orthogonally corrected by the magnetic field intensity value correcting step;
Wherein the orthogonality correcting method comprises: 제 2 항에 있어서,
상기 직교성 보정을 위한 행렬은:
상기 3개의 x, y, z축 자력계의 직교성이 보장되는 3축의 자기장 안에서 실험적으로 구해지는 것을 특징으로 하는 3축 자력계의 직교성 보정방법.3. The method of claim 2,
Wherein the matrix for orthogonality correction comprises:
Wherein the three orthogonality of the three-axis magnetometer is experimentally obtained in a three-axis magnetic field ensuring orthogonality of the three x, y and z axis magnetometers. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 3축 자력계의 직교성 보정방법이:
상기 직교성 오차 보정단계에 의해 직교성 보정된 자기장 크기를 전송하는 자기장 크기 전송단계를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 자력계의 직교성 보정방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the orthogonality correction method of the triaxial magnetometer comprises:
A magnetic field size transmission step of transmitting the orthogonally-corrected magnetic field size by the orthogonal error correction step;
And correcting the orthogonality of the triaxial magnetometer. 제 4 항에 있어서,
상기 자기장 크기 전송단계에서:
직교성 보정된 자기장 크기가 RS232C 통신 인터페이스를 통해 드론의 주제어부로 전송되는 것을 특징으로 하는 3축 자력계의 직교성 보정방법.5. The method of claim 4,
In the magnetic field size transmission step:
Wherein the orthogonality-corrected magnetic field size is transmitted to the main controller of the drone via the RS232C communication interface.
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