[发明专利]基于扩展卡尔曼滤波器的自动磁强计校准

权利要求书

1.一种地磁场测量系统，包括：

磁强计；

陀螺仪；

电路板，所述电路板包括一个或多个硬铁效应部件以及一个或多个软铁效应部件；以及

集成传感器装置，所述集成传感器装置包括：

陀螺仪监测器，所述陀螺仪监测器用于获得与所述陀螺仪相关联的第一传感器数据，

磁强计监测器，所述磁强计监测器用于获得与所述磁强计相关联的第二传感器数据，以及

校准器，所述校准器用于使用所述第一传感器数据、所述第二传感器数据以及扩展卡尔曼滤波器来校准所述磁强计，其中为所述扩展卡尔曼滤波器确定一个或多个软铁校准参数以及一个或多个硬铁校准参数，

所述扩展卡尔曼滤波器的观察模型如下：

B_p，k+1＝WB_校准，k+1+b+ε_m，

其中，B_p，k+1是时间k+1处的未校准的磁强计测量结果，

W是3×3的对称矩阵，所述对称矩阵包括非正交误差矩阵、增益误差矩阵以及软铁效应矩阵，b是3×1的硬铁矩阵，所述硬铁矩阵包括来自传感器的偏差以及来自所述电路板的硬铁效应，ω_x，k、ω_y，k和ω_z，k是时间k处的经校准的陀螺仪值，并且ε_ω是经校准的陀螺仪的测量噪声。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述集成传感器装置进一步包括磁强计控制器，所述磁强计控制器用于在获得所述第二传感器数据之前增加所述磁强计的采样率以及在校准所述磁强计之后减小所述磁强计的所述采样率。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述集成传感器装置进一步包括陀螺仪控制器，所述陀螺仪控制器用于在获得所述第一传感器数据之前激活所述陀螺仪以及在校准所述磁强计之后去激活所述陀螺仪。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述陀螺仪是经校准的陀螺仪。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述陀螺仪是未校准的陀螺仪，并且其中，所述校准器用于校准所述陀螺仪的偏移。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述软铁校准参数包括软铁效应矩阵，并且所述硬铁校准参数包括硬铁矩阵，所述硬铁矩阵包括用于经校准的测量的硬铁效应。

7.一种校准装置，包括：

陀螺仪监测器，所述陀螺仪监测器用于获得与陀螺仪相关联的第一传感器数据；

磁强计监测器，所述磁强计监测器用于获得与磁强计相关联的第二传感器数据；以及

校准器，所述校准器用于使用所述第一传感器数据、所述第二传感器数据以及扩展卡尔曼滤波器来校准所述磁强计，其中为所述扩展卡尔曼滤波器确定一个或多个软铁校准参数以及一个或多个硬铁校准参数，

所述扩展卡尔曼滤波器的观察模型如下：

B_p，k+1＝WB_校准，k+1+b+ε_m，

其中，B_p，k+1是时间k+1处的未校准的磁强计测量结果，

W是3×3的对称矩阵，所述对称矩阵包括非正交误差矩阵、增益误差矩阵以及软铁效应矩阵，b是3×1的硬铁矩阵，所述硬铁矩阵包括来自传感器的偏差以及来自电路板的硬铁效应，ω_x，k、ω_y，k和ω_z，k是时间k处的经校准的陀螺仪值，并且ε_ω是经校准的陀螺仪的测量噪声。

8.如权利要求7所述的装置，进一步包括磁强计控制器，所述磁强计控制器用于在获得所述第二传感器数据之前增加所述磁强计的采样率以及在校准所述磁强计之后减小所述磁强计的所述采样率。

9.如权利要求7所述的装置，进一步包括陀螺仪控制器，所述陀螺仪控制器用于在获得所述第一传感器数据之前激活所述陀螺仪以及在校准所述磁强计之后去激活所述陀螺仪。