一种用于车载地磁传感器的动态标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于车载地磁传感器的动态标定方法及系统。本发明专利技术首先从GPS信号中解析车辆当前地理位置处的经纬度和海拔，然后由IGRF模型得到东北天坐标系下的参考地磁磁感应强度，从车辆姿态测量系统引入车辆姿态信息后，便可获得当前车辆姿态车辆坐标系下的地磁参考值，该地磁参考值与地磁传感器测量值经递推最小二乘迭代求解获得地磁传感器标定参数。本发明专利技术可实现车载地磁传感器误差参数的标定，对受外界干扰的地磁传感器测量值进行误差补偿后得到真实的地磁传感器测量值，同时本发明专利技术不受车辆地理位置的限制，当车辆位置变化而导致地磁磁感应强度发生明显变化时，可实时动态的完成误差参数标定过程。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车载地磁传感器的动态标定方法及系统
本专利技术涉及传感器标定
，尤其涉及一种用于车载地磁传感器的动态标定方法及系统。技术背景地磁传感器可用来测量地磁场的磁感应强度和方向，广泛应用于车辆导航。地球磁场在地球表面的分布强度和方向随着经纬度、海拔和时间变化，这种变化可通过国际地磁参考场(InternationalGeomagneticReferenceField，IGRF)模型描述，另外，车辆电子设备中的印制电路板导线电流、永磁材料以及车辆外壳等均会对地磁场的磁感应强度产生影响，地磁场的磁感应强度与干扰磁场的磁感应强度相互叠加使地磁传感器的测量值产生误差，如果可以在车辆的行驶过程中及时对地磁传感器测量误差参数进行标定，然后使用标定参数对地磁传感器测量值加以补偿，便可以获得准确的地磁场磁感应强度，实现误差参数的动态标定。当前，地磁传感器的测量误差标定方法主要可分为椭球拟合标定和标量检测标定，椭球拟合标定法是一种静态标定方法，需采集地磁传感器在空间中各种姿态下的数据，通过离线椭球拟合获得误差标定参数，当地磁传感器的位置发生变化时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车载地磁传感器的动态标定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)从GPS信号中解析车辆当前地理位置处的经纬度和海拔，通过IGRF模型获取当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值；采集当前时刻的车辆姿态信息，根据该车辆姿态信息得到东北天坐标系到车辆坐标系的坐标变换矩阵；根据所述当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值和所述坐标变换矩阵得到当前时刻车辆坐标系下的理论地磁矢量真值；/n2)根据地磁测量误差源种类建立用于描述车辆坐标系下地磁矢量真值和实际地磁传感器测量值之间关系的地磁传感器测量误差模型，所述地磁测量误差源种类包括地磁传感器的软铁误差、硬铁误差、比例因子误差和坐标轴对齐误差，...

【技术特征摘要】
1.一种用于车载地磁传感器的动态标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)从GPS信号中解析车辆当前地理位置处的经纬度和海拔，通过IGRF模型获取当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值；采集当前时刻的车辆姿态信息，根据该车辆姿态信息得到东北天坐标系到车辆坐标系的坐标变换矩阵；根据所述当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值和所述坐标变换矩阵得到当前时刻车辆坐标系下的理论地磁矢量真值；
2)根据地磁测量误差源种类建立用于描述车辆坐标系下地磁矢量真值和实际地磁传感器测量值之间关系的地磁传感器测量误差模型，所述地磁测量误差源种类包括地磁传感器的软铁误差、硬铁误差、比例因子误差和坐标轴对齐误差，其中软铁误差、比例因子误差和坐标轴对齐误差作为地磁传感器缩放误差，硬铁误差作为地磁传感器平移误差；根据所述地磁传感器测量误差模型建立车辆坐标系下理论地磁矢量真值和地磁传感器的实际测量值之间的误差方程，并将该误差方程整理成车辆坐标系下地磁传感器的实际测量值与地磁传感器缩放误差和地磁传感器平移误差的线性形式，得到地磁传感器的线性测量误差方程；
3)通过递归最小二乘法对步骤2)得到的线性测量误差方程进行迭代计算，直至地磁传感器缩放误差和地磁传感器平移误差收敛，使用收敛的地磁传感器缩放误差和地磁传感器平移误差对地磁测量值进行误差补偿，检测补偿后的地磁测量值的模长与步骤1)得到的东北天坐标系下理论地磁矢量真值的模长之差是否在阈值之内，若是，则动态标定结束，否则，则进入下一轮标定过程。


2.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，步骤1)包括以下步骤：
11)从GPS信号中解析车辆当前地理位置处的经纬度和海拔；利用IGRF模型计算当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值hn，所述IGRF模型的表达式如下：



hn＝[YX-Z]T









其中，V(ρ，λ，L，t)为磁标量势，是关于车辆当前时刻t所处地理位置的海拔ρ、经度L、纬度λ的函数；e为地球平均参考半径；X，Y，Z分别为当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值hn沿各坐标轴的分量；为n自由度m阶施密特准归一化勒让德函数；和分别为不同的高斯因子；
12)采集当前时刻车辆的姿态信息，包括当前时刻t车辆的侧倾角γ、俯仰角θ和横摆角ψ；根据车辆姿态信息得到东北天坐标系到车辆坐标系的坐标变换矩阵Cbn，计算公式如下：



13)根据所述当前时刻东北天坐标系下的理论地磁矢量真值hn和坐标变换矩阵Cbn得到当前时刻车辆坐标系下的理论地磁矢量真值ht，计算公式为：ht＝Cbnhn。


3.根据权利要求1所述的动态标定方法，其特征在于，步骤2)包括以下步骤：
21)根据地磁测量误差源种类构建用于表征车辆坐标系下地磁传感器的实际测量值与地磁矢量真值之间函数关系的地磁传感器测量误差模型，表达式如下：
hm＝RsftRscfRali(h+bh)＝Rh+b
其中，hm＝[hmxhmyhmy]...

【专利技术属性】
技术研发人员：连小珉，袁良信，王源，杜鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11