一种磁传感器阵列校准方法技术

本发明专利技术提供一种磁传感器阵列校准方法，该方法通过构建磁传感器阵列的正交坐标系，确定磁传感器测量的磁场的输出值与标准磁场的实际值之间的函数关系，并根据记录的磁传感器的输出值获得磁传感器的转换系数。本发明专利技术提供了一种磁传感器阵列的准确校准方法，能够提高磁传感器阵列的校准精确度。另外，本发明专利技术还可以采用椭球拟合的方法获得所述磁传感器的每一个传感器轴对应的比例因子，并根据该比例因子以及转换系数与磁传感器的角度偏差之间的函数关系，进一步获得磁传感器的角度偏差。进一步获得磁传感器的角度偏差。进一步获得磁传感器的角度偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种磁传感器阵列校准方法


[0001]本申请涉及磁传感器校准领域，具体涉及一种磁传感器阵列校准方法。

技术介绍

[0002]铁磁物体在世界上无处不在，铁磁物体的识别在许多应用中至关重要。磁传感器可以探测铁磁物体，例如车辆或危险的入侵者。但是，由于一个磁力计最多只有三个组件，因此在定位磁性目标时需要更多的磁力计。因此，包含多个传感器的磁传感器阵列已被广泛用于定位磁性目标。
[0003]然而，由于制造过程等原因，阵列中的磁传感器不可避免地会存在校准系数误差。此外，使用之前，磁传感器还应转换为相同的坐标系。因此，在使用前，磁传感器阵列的校准非常重要。磁传感器阵列的常规校准方法是假设磁传感器的轴与阵列的坐标轴始终一致，然后将磁传感器的轴方向调整为与所施加磁场的方向一致。然后，可以逐步增加磁场值，并对实验数据进行线性拟合来获得校准因子。但是，磁传感器的轴与传感器阵列的坐标轴并不总是一致的。因此，确定磁传感器轴和阵列坐标轴之间的校准系数对于精确地获得观测磁场至关重要。

技术实现思路

[0004]针对磁传感器阵列校准方面的上述不足，本专利技术提供一种磁传感器阵列校准方法，该方法通过构建磁传感器阵列的正交坐标系，确定磁传感器测量的标准磁场的输出值与标准磁场的实际值之间的函数关系，并根据记录的磁传感器的输出值获得磁传感器的转换系数。该方法能够提高磁传感器阵列的准确校准方法，提高校准精确度。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种磁传感器阵列校准方法，该方法包括以下步骤：
[0006]构建磁传感器阵列的正交坐标系；
[0007]确定所述标准磁场的三分量的实际值与所述磁传感器的输出值之间的函数关系：
[0008]记录所述磁传感器阵列中任意一个磁传感器测得的多组标准磁场的三分量的输出值
[0009]根据记录的多组所述标准磁场的三分量的输出值以及公式(1)获得所述磁传感器
三个传感器轴方向上磁场分量的零点偏移B
x0
，B
y0
，B
z0
以及转换系数k
11
，k
12
，k
13
，k
21
，k
22
，k
23
，k
31
，k
32
和k
33
；
[0010]其中，B
x
，B
y
，B
z
分别为所述标准磁场在所述正交坐标系的三个轴方向上的三个磁场分量的实际值；分别为所述磁传感器的在三个传感器轴方向测量的所述标准磁场的三个磁场分量的输出值。
[0011]可选地，所述磁传感器阵列校准方法还包括：
[0012]确定所述转换系数与所述磁传感器的角度偏差之间的函数关系：确定所述转换系数与所述磁传感器的角度偏差之间的函数关系：
[0013]根据所述公式(2)以及所述转换系数获得所述磁传感器的三个传感器轴的角度偏差α1，α2，α3，β1，B2，β3，γ1，γ2，γ3；
[0014]其中，α1，α2，α3为所述磁传感器的第一传感器轴与所述磁传感器阵列的正交坐标系的三个轴之间的角度偏差，β1，β2，β3为所述磁传感器的第二传感器轴与所述磁传感器阵列的正交坐标系的三个轴之间的角度偏差，γ1，γ2，γ3为所述磁传感器的第三传感器轴与所述磁传感器阵列的正交坐标系的三个轴之间的角度偏差；a，b，c分别为所述磁传感器的每一个传感器轴对应的比例因子，并且所述比例因子是已知的。
[0015]可选地，所述磁传感器阵列的正交坐标系的三个轴之间的角度偏差满足如下关系式：
[0016][0017]在根据所述公式(2)以及所述转换系数获得所述磁传感器的三个传感器轴的角度偏差时，关系式(3)作为约束条件。
[0018]可选地，记录所述磁传感器阵列中任意一个磁传感器测得的多组标准磁场的三分量的输出值包括，记录磁传感器测得的至少四组标准磁场的三分量的输出值。
[0019]可选地，所述磁传感器阵列包括至少两个磁传感器。
[0020]可选地，所述磁传感器阵列校准方法还包括：重复上述步骤，直至所述传感器阵列中的所有磁传感器均被校准。
[0021]可选地，所述磁传感器阵列校准方法还包括以下步骤：
[0022]采用磁铁作为激励源产生所述标准磁场；
[0023]改变所述磁铁的位置获得可变的磁场。
[0024]可选地，所述磁传感器阵列校准方法还包括：采用椭球拟合的方法获得所述磁传感器的每一个传感器轴对应的比例因子a，b，c。
[0025]本专利技术的磁传感器阵列校准方法，至少具有如下有益效果：
[0026]该方法通过构建磁传感器阵列的正交坐标系，确定磁传感器测量的标准磁场的输出值与标准磁场的实际值之间的函数关系，并根据记录的磁传感器的输出值获得磁传感器的转换系数。本专利技术提供了一种磁传感器阵列的准确校准方法，能够提高磁传感器阵列的校准精确度。
[0027]另外，本专利技术还可以采用椭球拟合的方法获得所述磁传感器的每一个传感器轴对应的比例因子，并根据该比例因子以及转换系数与磁传感器的角度偏差之间的函数关系，进一步获得磁传感器的角度偏差。
附图说明
[0028]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0029]图1显示为本专利技术实施例一提供的磁传感器阵列校准方法的流程示意图。
[0030]图2显示为磁传感器的的三个轴与磁传感器阵列的坐标系之间的角度偏差示意图。
[0031]图3显示为本实施例的一示例中磁传感器阵列中磁传感器的布置示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域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，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例一
[0034]本实施例提供一种磁传感器阵列校准方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
[0035]步骤S101：构建磁传感器阵列的正交坐标系；
[0036]磁传感器阵列通常包含多个磁传感器，在本实施例中，假设磁传感器阵列的正交坐标系是理想坐标系，如图2所示，o
‑
xyz坐标系为磁传感器阵列的理想坐标系。由于制造过程等原因，磁传感器的轴与磁传感器阵列的坐标值之间会存在偏差，即，存在角度偏差。同样参照图2，示出了磁传感器的三个坐标轴o
‑
xsens、o
‑
ysens及o
‑
zsens，并且示出了磁传感器的每一个坐标轴与磁传感器阵列的坐标系的三个坐标轴o
‑
x、o
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁传感器阵列校准方法，其特征在于，包括以下步骤：构建磁传感器阵列的正交坐标系；确定所述标准磁场的三分量的实际值与所述磁传感器的输出值之间的函数关系：记录所述磁传感器阵列中任意一个磁传感器测得的多组磁场三分量的输出值根据记录的多组所述磁场三分量的输出值以及公式(1)获得所述磁传感器三个传感器轴方向上磁场分量的零点偏移B
x0
，B
y0
，B
z0
以及转换系数k
11
，k
12
，k
13
，k
21
，k
22
，k
23
，k
31
，k
32
和k
33
；其中，B
x
，B
y
，B
z
分别为所述标准磁场在所述正交坐标系的三个轴方向上的三个磁场分量的实际值；分别为所述磁传感器的在三个传感器轴方向测量的所述标准磁场的三个磁场分量的输出值。2.根据权利要求1所述的磁传感器阵列校准方法，其特征在于，还包括以下步骤：确定所述转换系数与所述磁传感器的角度偏差之间的函数关系：确定所述转换系数与所述磁传感器的角度偏差之间的函数关系：根据所述公式(2)以及所述转换系数获得所述磁传感器的三个传感器轴的角度偏差α1，α2，α3，β1，β2，β3，γ1，γ2，γ3；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于向前，宗秋刚，肖池阶，刘斯，曲亚楠，陈鸿飞，邹鸿，施伟红，王永福，陈傲，高爽，邵思霈，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：