作为无人机方面做嵌入式编写的飞控总结5-磁力计对航向角yaw的校准1(磁力计如何校正航向)

本文介绍了磁力计传感器的工作原理及其在无人机等设备中如何校准以获得准确的航向角。首先需要通过水平旋转收集XYZ轴磁场强度数据并计算偏移值,之后结合加速度传感器数据进行倾斜补偿。

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文档参考:上海丙寅电子有限公司 技术文档

导语:磁力计传感器取自于大地磁感应的强度hx,hy,hz;

1如何得到罗盘的方位角:怎么才能够从简单的 3 轴数据得到罗盘的方位角

   1)当 3 轴磁力计工作时可以读到 XYZ 三轴的磁场强度hx,hy,hz,此时的数值并不能直接用作方位角的计算!                    因为此时的读数可能受到器件版面上其他一些含磁材料的影响,形成圆心坐标的 硬铁漂移;

  2)去除漂移误差

1,水平匀速旋转,收集 XY轴的数据
2,转动器材90度(此时Z轴水平)匀速旋转以收集 Z轴数据

3,将读取到的各轴数据的最大值加上最小值除以 2,就得到一个各轴的 offset值

        Xoffset= (Xmax+Xmin )/2
        Yoffset= (Ymax+Ymin )/2

        Zoffset= (Zmax+Zmin )/2

4,然后将磁力计读取的各轴的裸值减去前面计算所得的 offset值,就可以得到用作角度计算的 Heading值
        X H =X 裸 -Xoffset
        Y H =Y 裸 -Yoffset

        Z H =Z 裸 -Zoffset

5.如果只用作水平测量,则此时的方位角为   方位角=arctanY H /X H

6.加速度传感器对磁力计进行倾角补偿: 


    如果在测量时,我们的器件不是处在水平位置,套用以上公式,罗盘的方位角将出现偏差(比如在斜坡对无人机作起飞操作的时候),此时就需要使用加速度传感器对磁力计进行倾角补偿。要对电子罗盘进行倾角的补偿,首先要计算出横滚角( θ)Roll以及俯仰角( φ)Pitch代入以下公式 , 计算Heading值

        Xh= X*cos(φ)+Y*sin(θ)*sin(φ)-Z*cos(θ)*sin(φ)
        Yh= Y*cos(θ)+Z*sin(θ)
考虑到角度的4个象限(-180,-90,0,90,180),航向角的计算公式可变为以下公式
        for(Xh<0)=180-[arctan(Yh/Xh)*180/π]
        for(Xh>0,Yh<0)=-[arctan(Yh/Xh)*180/π]
        for(Xh>0,Yh>0)=360-arctan(Yh/Xh)*180/π
        for(Xh=0,Yh<0)=90

        πfor(Xh=0,Yh>0)=270

===========================================

7.

处理 1:方法介绍如上


    =========缩小象限的处理:========


处理2 :

见图分析:这个校准使用的是互补滤波融合;这个比较简单的操作(只能根据符号校准)

接下来讲述基于旋转矩阵校yaw的较为复杂的融合算法;(跟加计基于旋转举证校准陀螺仪的类似),

见:作为无人机方面做嵌入式编写的飞控总结5-磁力计对航向角yaw的校准2(磁力计如何校正航向)



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