李志伟陈冲张鸣雷
61267部队
摘要：XXX001型无人机是一种中程多用途无人机。本文首先对该型号无人机CHC-2型磁航向传感器进行原理分析，然后针对磁航向传感器在长途运输过程中容易被地磁干扰的特性，提出了简洁高效的8航向罗差校正方法，最后详细介绍了该型无人机罗差校正的操作流程。
关键词：磁航向传感器；8航向罗差校正；操作流程
XXX001型无人机依靠磁航向传感器来完成航向测量，采用CHC-2型磁航向传感器，该传感器使用磁通门技术，不容易被磁化，且传感器在上电工作前不需要机载计算机给其发送初始化数据，上电即工作，使用起来更加方便简单。该传感器具有体积孝功耗低、稳定性好的特点，适合多种无人机使用。
CHC2型传感器由盒体、接插件、隔离组件和三轴磁传感器模块组成。模块采用了三轴磁通门传感器。
磁敏感元件感受地磁场在无人机三个轴上的分量并把它转换成电信号，经信号处理后送至机载计算机，机载计算机根据三路信号及无人机的俯仰、倾斜角信号解算出无人机的磁航向角。
如下图所示，磁航向定义为:无人机纵轴OX在水平面的投影与地磁场水平分量ON的夹角，用Ψ表示。沿无人机的纵轴OX，横轴OZ和数轴OY分别安装三个磁敏感器件SX，SY和SZ，可测出地磁场沿无人机三个轴的分量TX，TY和Tz。利用垂直陀测出的无人机俯仰角θ和滚转角Φ。
罗差是磁航向传感器受周围导磁材料影响而产生的测量误差，是地磁航向测量特有的一种误差。无人机载体上不可避免地会含有导磁材料，由载体上的导磁材料产生的磁场统称为载体磁常当地磁测量传感器周围存在导磁材料等干扰源时，这些干扰源所产生的载体磁场改变了传感器所在位置的地磁场的大小和方向，造成地磁测量误差，从而产生了罗差。罗差是地磁导航误差的主要因素，为修正地磁测量误差，必须对受载体磁场干扰的地磁场测量数据进行补偿。
目前，针对载体磁场干扰的常用补偿技术有8航向校正法、椭圆假设法。8航向校正法对罗差校准方程准确性要求高，获取精确的校准系数的难度大。椭圆假设法只对地磁场水平分量的测量值进行校正，因此不能完全还原地磁场，且计算非常繁琐。因此XXX001型无人机常用8航向校正法。
在装备出厂、试飞、实装飞行训练前、更换磁航向传感器后、长途运输等情況下，必须要对无人机进行罗差修正以保证飞行过程中的航向测量精准。罗差修正工作是无人机分队经常性的工作，这里将飞行前技术阵地准备中的罗差修正实操流程介绍如下，仅供参考。
一、准备工作
①器材准备:
线缆盘、罗盘、地面直流电源、对讲机、检测表、两块长约3m厚约5cm的木板。
②场地准备:
选择一块平坦、空旷、长宽约10m且附近无影响磁场的地域，地面下不能有金属或其他影响磁传感器工作的物体，而后利用罗盘在场地中心位置画带有0-360°的"米"字线，每45°画一条线。
③人员由航电专业4人组成：
人员分工:1号手为指挥员，负责查看检测表数据和与地面站人员沟通。2号手位于飞机左外翼，主要负责推动飞机和观察飞机是否与其它物体有磕碰。3号手位于飞机右外翼，与2号手任务相同。4号手位于发动机螺旋桨位置，负责推动飞机和按需要利用飞机托架左侧与"米"字线各角度对准。
二、方法步骤
1、将飞机推至"米"字线中心位置，连接检测表和地面直流电源。
2、指挥员通过对讲机与地面站沟通飞机加电，待回复飞机锁定后打开陀螺开关。
3、检查检测表上俯仰和倾斜值是否在0°，如偏大或偏小需调整陀螺俯仰和倾斜值至0°(误差士0.5°)
4、指挥员通过对讲机与地面站沟通发送惯导精对准指令(中继机无此工作)，待地面站回复惯导已精对准后方可进行下一项工作。(对准期间不得移动飞机，对准时间大约需要10分钟)
5、惯导精对准后，指挥员通过对讲机与地面站沟通，请求飞控专业人员输入当地磁倾值，将磁偏值清零并发送罗差修正启动指令。待地面站回复"罗差修正已启动"口令后，轻微转动飞机査看检测表上航向值是否有变化，航向有变化说明罗差修正未启动，需重新与地面站沟通发送罗差修正启动指令。
6.罗差修正启动后以"米"字线为中心匀速缓慢转动飞机两圈(以每分钟一圏的速度转动)，停止后指挥员沟通地面站发送罗差修正停止指令。
7、罗差修正停止后，以"米"字线为中心缓慢转动飞机依次对准"米"字线八个角度，指挥员依次记录磁航向值与八个角度的偏差(此时八个航向角度指示统一偏大或偏小为正常，若出现既有偏大又有偏小时需重新启动罗差修正。重新修正后，若还出现此种情况，说明有磁场干扰或磁航向传感器故障，需重新选择场地或检查磁航向传感器)。取最大偏差值与最小偏差值相加后的中间值作为磁偏值报给地面站，偏差为正则磁偏为正，偏差为负则磁偏为负，若磁偏值偏大则飞控人员加磁偏;反之，磁偏值偏小则减磁偏值(例如:最大偏差值为8°，最小偏差值为2°则取中间值5°为磁偏值进行修改，注:±10°以内磁偏值可调)。
8、加减磁偏值后，分别转动飞机至0°、90°、180°270°，查看各航向是否在范围值士3°以内，确认无误则进行下一项工作。
9、转动飞机至0°、180°位置，2号手用木板挡住托架右侧轮子并顶住木板使托架固定，3号手、4号手用另一块木板抬起托架左侧使飞机右倾15°，指挥员沟通地面站记录航向角度;右倾数据记录完毕后，2号手用木板挡住托架左侧两个轮子并顶住木板使托架固定，3号手、4号手用另块木板抬起托架右侧使飞机左倾15°，指挥员沟通地面站记录航向角度。当飞机左倾和右倾15°时，指挥员查看航向是否受到飞机倾斜状态影响(要求飞机倾斜15°时，磁航向角应在当前角度士3°以内)。
10、转动飞机至90°、270°位置，2号手用木板挡住托架前侧两个轮子并顶住木板使托架固定，3号手、4号手用木板抬起托架尾部，使飞机低头10°，指挥员沟通地面站记录航向角度;低头数据记录完毕后，2号手用木板挡住托架后侧两个轮子并顶住木板使托架固定，3号手、4号手用木板抬起托架前端，使飞机抬头10°，指挥员沟通地面站记录航向角度。当飞机低头和抬头10°时，指挥员查看航向是否受到飞机俯仰状态影响(要求飞机俯仰10°时，磁航向角应在当前角度士3°以内)。
11、与地面站沟通飞机断电，重新加电，转动飞机一周查看八个角度是否正常(磁航向值与罗盘值相差士3°以内)确认无误后飞机断电。此时，罗差修正完毕。
三、场地撤收
罗差修正完毕后，将飞机推回机库，地面电源、线缆盘、检测表、木板、对讲机放回指定位置。
四、结语
无论是装备刚出厂，还是长途运输亦或长期停放之后，都需要对该型号无人机的磁航向传感器进行罗差修正，否则飞到空中因为航向的不准会造成惨痛的事故爆发。8航向罗差校正法简洁实用可靠性高，今后在工作中需要航电专业人员密切配合，十一个步骤缺一不可，而且工作场所杜绝磁性物质，才能使结果更准确。
参考文献
【1】庞鸿锋，潘孟春，陈棣湘等，基于无迹卡尔曼滤波和设备的三轴磁强计校正【J】.仪器仪表学报，2012,33（8）：1800-1805
【2】张源，杨浴浩，杨冰等，基于椭圆假设的数字磁罗盘误差补偿方法【J】.磁性材料及器件，2015（5）：57-59.