想的地磁传感器数据处理方法的研究

地磁传感器标定方法研究及数值模拟方旭; 王良明【期刊名称】《《弹箭与制导学报》》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】4页(P73-76)【关键词】地磁测姿; 地磁传感器; 标定; 误差分析【作者】方旭; 王良明【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院南京210094【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言地磁测姿是根据地磁矢量的坐标转换关系而得到的。

在明确了发射坐标系地磁场的矢量分布后,再由炮弹中的地磁传感器进行地磁探测,获得地磁矢量在弹体坐标系上的分量,然后根据坐标转换关系解算姿态角。

地磁传感器作为地磁测姿过程中的核心敏感器件,其测量精度很大程度决定了测量姿态角的准确性。

由于地磁传感器在实际测量过程中,受弹体本身磁体干扰、环境温度、安装误差等影响,常常会出现误差,从而影响姿态角的解算精度。

因此,提高地磁传感器的测量精度是测姿的关键因素。

文中采用多位置法与最小二乘法相结合的方法对地磁传感器进行标定,并用此方法通过对某155 mm榴弹的地磁传感器进行标定实验,从而验证其可行性。

1 地磁传感器误差源分析由于地磁传感器在制造过程中,本身存在制造误差,并且环境温度、安装误差等因素,不可避免的会产生测量误差。

根据产生误差机理的不同,可将地磁传感器的主要误差分为3类:弹体对磁传感器的磁影响、测量误差、安装工艺误差,安装工艺误差又分为非正交误差、零位漂移误差和灵敏度误差。

1.1 弹体对磁传感器的磁影响地磁传感器利用磁场工作,而弹体也是由铁磁性材料制成,它在地磁场的作用下会产生磁性,反过来对其周围工作的磁传感器产生影响。

当外部不存在磁场时,整个磁体不表现出磁性,但是当有磁场作用在磁体上时,在磁体的两个端面出现磁荷,表现出磁性,这种磁场称之为退磁场。

当弹体在地磁场中飞行时,会产生这种退磁场,对传感器测量产生一定影响。

1.2 非正交误差地磁传感器通常由3个两两正交的轴组成,而在制造过程中,并不一定能保证三轴两两完全正交,因此在测量时会产生误差,这种误差即为非正交误差,其非正交模型如图1所示。

地磁导航关键技术研究引言随着科技的不断发展，导航技术在各个领域的应用越来越广泛。

地磁导航技术作为一种利用地磁场进行定位和导航的技术，在军事、民用等领域都具有重要的意义和应用价值。

本文将介绍地磁导航关键技术的应用和发展，以期为相关领域的研究提供参考。

地磁导航原理地磁导航是利用地球磁场的地磁要素进行位置计算的一种导航方法。

地球磁场由南极和北极向外扩散，形成了一个类似于磁铁的磁场。

地磁导航系统通过感应地球磁场的变化，结合传感器的定位信息，可以计算出自身的位置。

地磁导航关键技术1、传感器技术地磁导航的核心是地磁传感器，它负责感应地球磁场的变化。

目前，地磁传感器技术已经比较成熟，主要有以下几种类型：（1）固态磁芯传感器：这种传感器采用磁性材料作为核心，感应地球磁场的变化，具有体积小、灵敏度高、可靠性好等优点。

（2）电磁感应传感器：这种传感器利用电磁感应原理感应地球磁场的变化，具有测量范围大、精度高等优点。

（3）地磁芯片传感器：这种传感器将地磁测量与惯性测量相结合，具有精度高、体积小、成本低等优点。

2、信号处理技术地磁信号处理技术是地磁导航中的重要环节，主要对传感器输出的信号进行处理和分析，提取出有用的位置信息。

信号处理技术包括滤波、放大、数字化等环节，对于提高导航精度和稳定性具有重要作用。

3、算法技术地磁导航算法是实现位置计算的核心技术，它通过对地球磁场模型的分析和处理，结合传感器的测量数据，计算出位置信息。

常见的算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波器等。

地磁导航应用场景1、海洋导航在海洋导航领域，地磁导航技术可用于船舶、潜艇等水下设备的导航。

由于海洋环境复杂多变，传统的卫星导航系统无法提供稳定的导航服务，而地磁导航则可以充分发挥其优势，提高水下设备的导航精度和稳定性。

2、陆地导航在陆地导航领域，地磁导航技术可用于车辆、无人机等移动设备的导航。

例如，在沙漠、丛林等复杂地形环境中，地磁导航可以有效地解决卫星导航信号遮挡和干扰问题，提高移动设备的导航性能。

磁阻传感器与地磁场测量实验报告一、实验目的1、了解磁阻传感器的工作原理和特性。

2、掌握利用磁阻传感器测量地磁场的方法。

3、学会对实验数据进行处理和分析，得出地磁场的相关参数。

二、实验原理1、磁阻效应磁阻效应是指某些金属或半导体在磁场中电阻值发生变化的现象。

磁阻传感器就是利用磁阻效应来测量磁场的。

2、地磁场地磁场是地球周围存在的磁场，其强度和方向在不同的地理位置有所不同。

地磁场可以分解为水平分量和垂直分量。

3、测量原理通过将磁阻传感器放置在不同的方向，测量磁场在不同方向上的分量，然后利用三角函数关系计算出地磁场的大小和方向。

三、实验仪器1、磁阻传感器实验仪包括磁阻传感器、亥姆霍兹线圈、数字电压表等。

2、电脑及数据采集软件四、实验步骤1、仪器连接与调试将磁阻传感器与实验仪连接好，打开电源，预热一段时间，确保仪器正常工作。

2、测量地磁场水平分量（1）将磁阻传感器水平放置，旋转传感器，使数字电压表的示数最大，此时传感器的方向即为地磁场水平分量的方向。

（2）记录此时的电压值，根据仪器的标定系数，计算出地磁场水平分量的大小。

3、测量地磁场垂直分量（1）将磁阻传感器垂直放置，同样旋转传感器，使数字电压表的示数最大。

（2）记录电压值，计算出地磁场垂直分量的大小。

4、数据记录与处理将测量得到的数据记录下来，利用三角函数计算地磁场的大小和方向。

五、实验数据｜测量项目｜电压值（V）｜标定系数（V/T）｜磁场分量大小（T）｜｜｜｜｜｜｜地磁场水平分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜地磁场垂直分量｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜六、数据处理1、地磁场大小根据公式＄B ＝＼sqrt{B_{H}＾｛2} ＋ B_{V}＾｛2}｝＄，其中＄B_{H}＄为地磁场水平分量，＄B_{V}＄为地磁场垂直分量，计算地磁场的大小。

2、地磁场方向利用反正切函数＄＼theta ＝＼arctan\frac{B_{V}｝｛B_{H}｝＄计算地磁场的方向。

重磁数据处理的方法研究及其应用的实际应用情况1. 应用背景重磁数据处理是一种地球物理勘探方法，通过采集地球重力和地磁数据，并对其进行处理和分析，以获取地下的地质信息。

重磁数据处理广泛应用于矿产勘查、油气勘探、地质灾害预测等领域。

重磁数据处理的目标是通过解释和分析重磁场数据，揭示地下的构造、岩性、矿化程度等信息，为资源勘查和地质工程提供科学依据。

2. 应用过程重磁数据处理的应用过程可以分为数据采集、数据处理和数据解释三个阶段。

2.1 数据采集重磁数据采集是重磁数据处理的第一步，通过使用重力仪和磁力仪等仪器设备，对目标区域进行重力和地磁测量。

重力测量是通过测量地球表面上某一点的重力加速度，获取地下物质的密度信息。

地磁测量是通过测量地球表面上某一点的地磁场强度和方向，获取地下物质的磁性信息。

2.2 数据处理数据处理是重磁数据处理的核心环节，主要包括数据预处理、数据滤波、数据反演等步骤。

2.2.1 数据预处理数据预处理是对原始重磁数据进行处理和修正，以去除仪器误差、环境干扰等因素的影响。

常见的数据预处理方法包括去除仪器漂移、去除地球潮汐等。

2.2.2 数据滤波数据滤波是对预处理后的重磁数据进行滤波处理，以去除高频噪声和保留低频信息。

常见的数据滤波方法包括低通滤波、高通滤波和带通滤波等。

2.2.3 数据反演数据反演是将滤波后的重磁数据转换为地下模型的过程。

通过使用重磁反演算法，将观测数据与已知模型进行对比，通过迭代计算，得到最优的地下模型。

常见的数据反演方法包括重力反演、磁法反演和联合反演等。

2.3 数据解释数据解释是根据反演结果，对地下结构和地质信息进行解释和分析的过程。

通过对反演结果进行解释，可以揭示地下的构造、岩性、矿化程度等信息。

数据解释常常需要结合地质知识和地质模型，进行综合分析和判断。

3. 应用效果重磁数据处理在实际应用中取得了显著的效果，主要体现在以下几个方面：3.1 矿产勘查重磁数据处理在矿产勘查中起到了重要作用。

环境磁场测量方法与数据处理技巧近年来，随着环境问题的日益成为人们关注的焦点，环境磁场测量及数据处理技巧也因此成为了研究的热点。

环境磁场测量是一种通过测量地球磁场的变化来判断环境中是否存在磁场异常的方法。

本文将探讨磁场测量的几种方法，并介绍一些常用的数据处理技巧。

磁场测量的方法有很多种，其中最常见的是地面磁场测量和磁场梯度测量。

地面磁场测量是通过将磁场传感器放置在地面上，测量地球磁场的变化。

而磁场梯度测量则是通过在不同位置上放置多个磁场传感器，测量它们之间的磁场梯度来判断磁场的变化情况。

在进行磁场测量时，需要注意一些实际问题。

首先，由于地球磁场的幅度较小，磁场传感器需要具有较高的灵敏度。

其次，由于环境可能存在较大的磁场干扰源，因此需要采取相应的措施来消除这些干扰信号。

例如，可以通过在磁场传感器周围放置一层磁屏蔽材料来阻挡外界磁场对传感器的干扰。

在进行磁场测量后，我们需要对测得的数据进行处理和分析。

数据处理是磁场测量中非常重要的一步，可以帮助我们提取出有用的信息。

常用的数据处理方法有平滑滤波、傅立叶变换和小波变换等。

平滑滤波是一种常用的数据平滑处理方法，通过去除数据中的高频成分，可以使得数据更加平稳。

这在磁场测量中尤为重要，因为磁场信号的变化较为缓慢，高频成分往往是由于噪声引起的。

傅立叶变换是一种将时域数据转换为频域数据的方法，可以帮助我们分析磁场信号中的频率成分。

而小波变换则是一种既能表示时域信息又能表示频域信息的处理方法，可以更全面地描述数据的特征。

此外，为了更好地分析磁场测量数据，我们还可以采用时序关联分析、频谱分析和相关分析等方法。

时序关联分析可以帮助我们研究磁场信号的时间相关性，了解磁场的变化趋势。

频谱分析则可以帮助我们分析磁场信号的频率成分，找出可能的共振频率或异常频率。

相关分析则可以帮助我们研究磁场信号与其他环境因素之间的关系。

综上所述，环境磁场测量方法与数据处理技巧是研究环境问题中的重要工具。

华中科技大学硕士学位论文用于地磁测量的各向异性磁阻传感器研究姓名：王帅英申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨晓非20080530华中科技大学硕士学位论文摘要地球磁场作为地球的基本资源之一，与人类生活、生产息息相关，它在地球科学、航空航天、资源探测、交通通讯、国防建设、地震预报等方面都有着重要的应用。

鉴于地磁场的重要应用价值，人们对地磁场的测量提出了更高的要求和希望。

选择或者设计一种符合地磁测量要求的弱磁传感器是问题的关键。

由于各向异性磁阻传感器具有高灵敏度、高可靠性、良好线性性、低功耗、易于微型化等优点，因而改进或者优化各向异性磁阻传感器的性能使其满足地磁测量的要求具有一定的现实意义。

本文以各向异性磁阻传感器（AMR sensor）作为研究对象，结合地磁测量的相关要求，对各向异性磁阻效应原理以及各向异性磁阻传感器的薄膜制备、器件结构设计、器件制备工艺等方面的内容进行了研究和探讨，主要内容包括以下几个方面：首先，在分析了各向异性磁阻效应原理的基础上，综述了各向异性磁阻材料的研究现状，并结合地磁场的特点，讨论了各向异性磁阻传感器的特性参数以及用于地磁测量的优势和挑战。

其次，在传感器材料方面，本文采用磁控溅射的方法制备了AMR薄膜，分别对膜层结构、薄膜厚度、退火温度等因素进行了研究。

利用NiFeCr或Al2O3作为辅助种子层、退火工艺对薄膜性能进行了优化，分析并讨论了材料本身和工艺方面对实验结果的影响。

实验制备出磁阻曲线光滑且峰值明显的磁阻材料，最大磁阻系数为1.5%。

最后，在器件结构方面，本文分别对惠斯通电桥、barber 电极、置位/复位电流带和偏置电流带等结构的设计思路进行了研究和探讨，然后利用L-edit设计了磁阻单元、惠斯通电桥和置位/复位电流带的掩膜版，讨论并梳理了器件制备的工艺流程。

关键词：地磁场各向异性磁阻传感器坡莫合金（Ni83Fe17）89Cr11 Al2O3华中科技大学硕士学位论文AbstractAs one of the important earth resources, the geomagnetic field is closely linked with the modern production and life. It is needed for many aspects such as the geosciences, aeronautics, astronautics, resource probing, transportation, national defense construction, earthquake prediction and so forth. However all the above mentioned are based on weak magnetic sensors to detect the geomagnetic field which changes with time and space. The anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor) has the merits of high sensitivity, high reliability, good linearity, low power consumption, easy miniaturization and so on. Therefore, it is very important to improve or optimize the performances of the AMR sensor to satisfy the requirements of geomagnetic measurement. In regard to the requirements to detect the geomagnetic field, the principles, the material and the structures of the anisotropic magnetoresistive sensors were studied in the thesis. The main contents are as follows:Firstly, with the principle of the anisotropic magnetoresistance effect, current research progress of the anisotropic magnetoresistance material was introduced. Then based on the characteristics of geomagnetic field, the pros and cons of the application of AMR sensors in the geomagnetic field measurement were discussed.Secondly, the anisotropic magnetoresistance films (Permalloy films) were prepared with magnetron sputtering method. And their structure, thickness and annealing temperature were studied. The Permalloy films were optimized with NiFeCr or Al2O3 as assisted seed layers and annealing technique. Measurement showed that the magnetoresistance curve of the material was quite smooth, and obvious peaks were found. The best magnetoresistance coefficient (R/ R) of the material reached a maximum of 1.5%.In the last chapter, the structure of the AMR sensor, including the wheatstone bridge, barber pole and current strap was investigated, and the lithography masks were designed with L-edit, also the process for the devices preparation and lithography process were stated.Keywords: Geomagnetic field Anisotropic magnetoresistive sensorPermalloy film （Ni83Fe17）89Cr11Al2O3独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

42《电气什矣》(2019.No.4)文章编号：1004-289X(2019)04-0042-03基于地磁传感器的停车位检测算法研究林渊博，姚剑敏，林伟(福州大学物理与信息工程学院，福建福州350116)摘要：本文提出了结合状态机与自适应匹配算法来实现停车位检测。

首先分析停车位的磁场变化特征,接着提取停车位的磁场变化量，再通过自适应匹配算法来调整阈值。

根据实验数据统计，该算法能精确判断停车位状态，且准确率也较高。

关键词：停车位检测；地磁传感器；自适应匹配算法中图分类号:TP212文献标识码：BResearch On Parking Space Detection Algorithm Based On Geomagnetic SensorLIN Yuan-bo,YAO Jian-min, LIN Wei(School of Physics and Information Engineering,Fuzhou University,Fuzhou350116,China)Abstract:In this paper,a combination of state machine and adaptive matching algorithm is proposed to realize parking space detection.Firstly,the magnetic field variation characteristics of parking Spaces are analyzed,then the magnetic field variation of parking Spaces is extracted,and then the threshold value is adjusted by the adaptive matching algo-rithm.According to the statistics of experimental data,the algorithm can accurately determine the parking space status and has high accuracy.Key words:parking space detection；geomagnetic sensor；adaptive matching algorithm1引言有研究人员发现车辆在行驶的过程中或者停靠在停车位上，车辆的铁质轮毂、发动机、车架等部件对地球磁场有扰动作用⑴。

地磁场观测数据处理与解释方法研究地磁场观测数据处理与解释方法研究地磁场是指地球周围的磁场，它是由地球内部的液态外核所产生的。

地磁场对于人类生存和科学研究都有着重要的意义，因此对于地磁场的观测和研究也越来越受到关注。

本文将介绍地磁场观测数据处理与解释方法的研究情况。

一、地磁场观测数据处理方法1.1 数据采集地磁场观测数据的采集是通过地磁观测仪器来实现的。

目前常用的地磁观测仪器包括地磁计、全磁力计、三轴磁力计等。

在采集数据时，需要注意仪器的放置位置和姿态，以及周围环境的影响。

1.2 数据预处理在采集到数据后，需要进行一些预处理，以去除噪声和系统误差。

常用的预处理方法包括滤波、校正和去趋势等。

滤波可以去除高频噪声，校正可以消除仪器系统误差，去趋势可以去除长期漂移。

1.3 数据分析经过预处理后的数据可以进行进一步的分析。

常用的分析方法包括频谱分析、功率谱分析、时间序列分析等。

这些方法可以帮助我们了解地磁场的特征和变化规律。

二、地磁场数据解释方法2.1 磁场模型磁场模型是将地球磁场表示为一组数学公式或函数的方法。

常用的磁场模型包括球谐函数模型、多项式模型、傅里叶模型等。

这些模型可以用来描述地球磁场的空间分布和变化规律。

2.2 磁场反演磁场反演是通过地磁观测数据来推算出地球内部的磁性物质分布情况。

常用的反演方法包括正演反演法、反演正演法等。

这些方法可以帮助我们了解地球内部物质的性质和分布情况。

2.3 磁异常解释磁异常是指在地球表面上观测到的与正常地球磁场不同的异常现象。

常见的磁异常包括矿床磁异常、火山岩浆活动引起的磁异常等。

通过对磁异常进行解释，可以帮助我们了解地球内部构造和物质分布情况。

三、结论地磁场观测数据处理与解释方法是地球物理学中重要的内容之一。

通过对地磁场数据进行处理和分析，可以帮助我们了解地球内部物质的分布和运动规律。

同时，通过对磁场模型、反演和异常解释等方面的研究，也可以为人类社会提供更多的科学支持。

用磁阻传感器测量地磁场的实验报告一、引言地磁场是地球表面或附近空间的磁场，是由地球内部流动的液态外核形成的。

地磁场在地球物理学、地磁导航等领域具有重要作用。

而磁阻传感器是一种能够测量磁场强度变化的传感器，可以用于测量地磁场。

本实验旨在通过使用磁阻传感器，测量地磁场的变化，从而探究地磁场的性质及其变化规律。

二、实验目的1.使用磁阻传感器测量地磁场的变化；2.探究地磁场的性质及其变化规律；3.分析实验结果，加深对地磁场的理解。

三、实验原理地球磁场的方向是指向地磁极的，地磁场强度的大小和方向随着地理位置和时间的变化而变化。

磁阻传感器是一种能够测量磁场强度变化的传感器，其工作原理是基于霍尔效应。

当受到外部磁场的作用时，传感器内部产生霍尔电位差，从而输出相应的电压信号，通过对电压信号的测量，可以得到磁场强度的大小。

四、实验材料和装置1.磁阻传感器2.数字万用表3.磁铁4.实验记录表5.实验数据处理软件五、实验步骤1.将磁阻传感器连接至数字万用表，设置为电压测量模式；2.将磁阻传感器放置于地面上，记录下磁场强度的数值；3.在磁阻传感器周围移动磁铁，观察并记录磁场强度的变化；4.将实验数据输入至数据处理软件，进行数据分析；5.根据分析结果，得出地磁场的性质及其变化规律。

六、实验结果与分析通过实验数据的测量和分析，我们得到了地磁场强度随地理位置和外界磁场影响下的变化规律。

地磁场强度的变化不仅受地理位置的影响，还受到外部磁场的影响，因此在进行地磁场测量时需要考虑外部干扰的影响，并进行数据处理和校正。

七、结论与展望本实验通过磁阻传感器测量地磁场的变化，探究了地磁场的性质及其变化规律。

在实验过程中，我们也发现了一些问题和不确定因素，如外部磁场的影响等，需要进一步研究和改进。

通过本实验的学习，我们对地磁场有了更深入的理解，同时也为未来的地磁场研究和应用提供了一定的参考价值。

八、个人观点与理解地磁场是一个十分复杂的自然现象，其变化规律和影响因素需要进一步深入研究。