الگوریتم کالیبراسیون پس‌گام برای مغناطیس‌سنج سه-محوره با کاربرد در رونده‌های زیرسطحی خودگردان همراه با انحرافات مغناطیسی

تخمین زاویه‌ی سمت یکی از چالش‌های اساسی در سامانه‌های ناوبری اینرسی ارزان‌قیمت است. عدم مشاهده‌پذیری زاویه‌ی سمت از شمال با بردار شتاب جاذبه و همچنین عدم دسترسی به ناوبری رادیویی/ماهواره‌ای در رونده‌های زیرسطحی بر میزان این چالش می‌افزاید. استفاده از مغناطیس‌سنج سه‌-محوره و تخمین زاویه‌ی سمت با میدان مغناطیسی زمین یکی از راهکارهای اساسی برای بهبود دقت سامانه‌های ناوبری اینرسی ارزان‌قیمت است. اما، برای دستیابی به تخمین دقیق از زاویه‌ی سمت، کالیبراسیون مناسب مغناطیس‌سنج از نظر خطای اندازه‌گیری حسگر و همچنین حضور انحرافات مغناطیسی، ضروری است. هدف از این مقاله، طراحی یک الگوریتم پس‌گام برای کالیبراسیون مغناطیس‌سنج در اندازه‌گیری مولفه‌های میدان مغناطیسی زمین است. در الگوریتم پیشنهادی، نتایج روش رایج کالیبراسیون مغناطیسیِ کروی، با ارائه‌ی راهکاری بر مبنای تفکیک کانال عمودی و مولفه‌های میدان در صفحه‌ی تراز اصلاح خواهند شد. ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، در آزمون‌های میدانیِ پیاده‌سازی شده روی یک رونده‌ی زیرسطحی خودگردان انجام می‌گیرد.

back-stepping calibration algorithm for three-axial magnetometer applied to autonomous underwater vehicles with magnetic deviations

heading estimation is one of the main challenges in low-cost inertial navigation systems (inss). non-observability of heading angle with gravitational acceleration vector as well as inaccessibility of radio/satellite navigation in underwater vehicles increases the value of this challenge. applying three-axis magnetometer and heading estimation from earth magnetic field components is one of the main approaches to accuracy enhancement of the low-cost inertial navigation systems. however, in order to achieve accurate heading estimation, the magnetometer must be appropriately calibrated for both sensor errors and presence of magnetic deviations. this paper aims to develop back-stepping algorithm for magnetometer calibration applied to measure the earth magnetic field components. in the proposed algorithm, the results of the prevalent spherical magnetic calibration are corrected based on vertical channel decomposition and magnetic field components in the horizontal plane. the algorithm is evaluated in the field tests executed on an autonomous underwater vehicle (auv).