基于A(yíng)RM與低成本MEMS器件的AHRS設計
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4．2 硬磁及非正交度校正
地磁場(chǎng)正常情況下測量到的三維數據在空間上的包絡(luò )應該是一個(gè)標準的圓球。但是磁場(chǎng)汁測量出來(lái)的數據由于受到外界磁場(chǎng)的影響，加上磁阻傳感器各軸的標度因子和非正交度，導致傳感器采集到的數據在三維空間內分布的包絡(luò )面為球心偏移原點(diǎn)的橢球面，磁場(chǎng)裸數據三維分布如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148911.htm
橢球面約束方程如式(15)所示。
(m-c)T×(mT×U)(m-c)=1 (15)
其中m為傳感器測得的三維磁場(chǎng)強度，c為球心偏移的三維向量，U為標度岡子及非正交度校矩陣。磁場(chǎng)強度沒(méi)有實(shí)際意義，關(guān)心的是傳感器測量的地磁三維矢量方向，所以設磁場(chǎng)向量模為1。通過(guò)最小二乘法可以計算出U和c。磁場(chǎng)數據校正前后對比如圖5所示，左右兩圖為校正前后數據在XY平面上的投影。
5 實(shí)驗結果
AHRS放置在與1024線(xiàn)光柵編碼器固連的轉動(dòng)平臺上，測試俯仰姿態(tài)角的測量精度及跟蹤性能，AHRS與編碼器測量曲線(xiàn)對比如圖6所示。
圖中實(shí)線(xiàn)為AHRS的測量值，點(diǎn)劃線(xiàn)為編碼器的測量值。當測試平臺以幅度約±10°的幅度擺動(dòng)時(shí)。AHRS與編碼器測量數據相比在時(shí)間上滯后最大不超過(guò)5 ms，峰峰值相差不超過(guò)0．3°。
結語(yǔ)
基于四元數擴展卡爾曼濾波算法的AHRS具有更新速率高、實(shí)時(shí)性好、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，能夠廣泛應用于手機、平板電腦等消費類(lèi)電子產(chǎn)品，也能滿(mǎn)足一些機器人對姿態(tài)控制的測量需求。
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