关于苹果手机和小米手机中指南针的校准方法！做过磁力计校准的朋友请看一下呗

yuzeyuan1

我之前想过怎么校准HMC5883磁力计。在网上搜就是平面校准法和八字校准法。但是我实际试的时候感觉这两种方法校准并不好用，要求精度不高还可以，但我之前做的项目要求很高的精度。一直没成功。
之前也发贴问过。我校准100次，就会得到100种校准结果，尤其是八字校准法，真是手法不对就全完了。

前几天在试用加速度计的模值等于1，再用Matlab来拟合出零偏，感觉效果还可以，突然想到，是不是磁力计也可以这么弄？？
而且我之前一直感觉手机中的指南针所使用的八字校准法 和 苹果手机里那个转一圈的奇葩校准法 根本就不可能得到磁力计的准确值。如果它也用模值进行拟合就说的通了。

我试了一下苹果手机的那种手法（现在小米更新系统后也用了那种手法，以前小米是八字校准），然后拿我自己的磁力计转，再查了一下世界地磁模型，我这里地磁的模值今年应该是5.2左右，然后把所有数据用Matlab拟合了一下。。。果然发现我试的几次都能得到几乎相同的初始校准值！也就是说只要我取了足够多的测试数据，都用Matlab来拟合，那不管是什么八字校准，还是平面校准，还是苹果那种校准。我都可以得到比较准确的校准值了，不是么？
大家也有做飞行器之类的吧？用过磁力计校准的朋友，说一下想法呗？或者还有其它什么样准方法，都和我说一下呗。我未来好一阵子都会做类似的东西，啥时回复我都行。

yuzeyuan1

哦，写错了，我这里查的世界地磁模型，应该是0.52高斯左右。我就按 sqrt((X-X0)^2+(Y-Y0)^2+(Z-Z0)^2)/1370=0.522 来拟合的。X0，Y0，Z0就是我想要的初始校准值。

正点原子

楼主,我最近在用MPU9250内部的磁力计,那叫一个乱啊....多个板子,同样的位置,MPU9250磁力计读数相差太远.  把人给折腾死了.....现在想搞下校准,不知道如何下手啊.

yuzeyuan1

正点原子 发表于 2016-3-7 20:23
楼主,我最近在用MPU9250内部的磁力计,那叫一个乱啊....多个板子,同样的位置,MPU9250磁力计读数相差太远.   ...

额，吓我一跳，以为出bug了。。。第一次看到原子哥问东西。
我用过MPU9250，数据可以用的，和HMC5883差不多，网手册上的精度来看MPU9250内部的AK8963比HMC5883精度高一些，但价钱贵一点儿，当时是想比较一下两者的精度和分辨率，所以感觉数据差不多后就没再用。
磁力计测到的是磁场强度，校正时必须在一个无干扰的环境下（最好是室外），身上不能有金属物品，包括板子上的元件、电源线、杜邦线、手表、腰带、电脑、空调、桌子里的钉子、地上的钢筋等。金属块越大则对磁力计读数影响越大。如果是把相同的一块MPU9250插在多个板子在同样的位置来测，差一些也正常吧。如果是多块MPU9250，那就更正常了，每块的读数都差一些的。
我不知道您是怎么测的。想要它准些的话，你就把板子拿到室外的空中，保证板子上所有器件和导线相对位置不变（有些小板插在母板上 或是 传感器用杜邦线和母板连接一直在乱晃，那磁力计读数肯定是乱的），拿下身上所有的金属，转动板子。用串口去读X轴最大值和最小值，当您感觉到差不多最大最小了，就在这个位置附近的各个姿态多晃一晃。Y轴和Z轴也是一样。测完这六个数据，可以换个位置再测一遍。您看看对于同一块MPU9250来说，多次测到的最大值最小值是不是很接近的。
然后再说校准方法。。。网上说的简单常用的就是平面校准法和八字校准法，这两种方法理论上一样，就是尽量取到X轴最大值最小值，再取平均，Y轴和Z轴也一样，这样就能取到这个磁力场组成的椭球的中心点，它就是校准值。您玩过大疆无人机没？它在起始时需要校准磁力计，正着拿转一圈，竖着拿再转一圈，这应该就是平面校准法，这样精度不高，但我测试过，感觉够用了。我认为无人机很大程度上依赖GPS信号，所以对MEMS的精度要求并不是特别特别高。八字校准法常用在手机上，那个手法很多人都不会，我用它来校准效果也不好。
再然后就是我帖子上说的，用拟合的方法进行校准，无意间发现可以用。同样是在室外空地上，每个地区的磁场是不一样的，我认为同一个操场上所有点的磁场强度矢量和是固定的，我这里大约0.522高斯，我就按[size=13.63636302947998px]sqrt((X-X0)^2+(Y-Y0)^2+(Z-Z0)^2)/1370=0.522来拟合（使用Matlab就行），这个1370是选磁力计精度时手册里给的，将每一个测到的值都带入这个公式，按照苹果手机的那种校准手法去转动，最后可以拟合出来一个比较稳定的X0、Y0、Z0.我经过了一些测试，感觉效果还可以。所以我认为苹果可能用的就是类似的拟合方法，当然不一定是我这么low的方法。
再再然后就是网上还有一些磁力计校准方法，涉及各种算法了，大概的思路多数还是拟合。其它的我也不会了。。

yuzeyuan1

我就按sqrt((X-X0)^2+(Y-Y0)^2+(Z-Z0)^2)/1370=0.522来拟合（使用Matlab就行），
这里怎么多出来一堆东西。。。

既然帖子又挖出来了。。。我想请教各位，谁还有比较好的磁力计校准方法？不管算法上难还是简单，都可以。说不明白但有好论文参考的帮贴个论文也行啊。

1nvoker

楼主好，我也被磁力计校准困扰了很久。
之前，搞过加速度计校准，用的球面拟合法，效果还行，毕竟重力场无比稳定（其实随着时间推移，加速度计测得加速度值与重力加速度的误差会越来越大，一直搞不懂原因）

加速度计校准

。
然后想用同样的方法来校准磁力计，遇到了不少问题。
1.水平面旋转一周校准是可行的，只是使用过程中载体也必须保持水平，这样就有限制了 ；
2.球面拟合，磁力计绕三个轴旋转得到的好像是椭球，表现出来就是磁场向量的模一直在变动（同一地点，不同姿态），直接套用球面公式可能会有误差吧 ；
3.球面拟合搞定后，找出球心，把地磁向量减去球心，再进行姿态角补偿，推导机体系到地磁系的转换关系时，旋转次序不同（比如先x后y，或先y后x），得到的公式也不同，我还没去验证那种公式才是正确的 ；
4.能告诉我“地磁模型”在哪得到的吗，找不到能用的。还有，“sqrt((X-X0)^2+(Y-Y0)^2+(Z-Z0)^2)/1370=0.522” 为啥除以1370？

yuzeyuan1

1nvoker 发表于 2016-3-8 11:03
楼主好，我也被磁力计校准困扰了很久。
之前，搞过加速度计校准，用的球面拟合法，效果还行，毕竟重力场无 ...

你好。好久了，回答时可能有笔误。。“随着时间推移，加速度计测得加速度值与重力加速度的误差会越来越大。”这个是啥意思？加速度的值取模 sqrt(X^2+Y^2+Z^2)，应该啥时候都是一定的吧？大小就应该等于重力g。您是怎么算的呢？

然后我有个问题，加速度用球面拟合法，首先这个我没听过哦，我拟合加速度都是让加速度计静止不动两分钟，再换位置再静止，再换位置再静止。一共几十次，各种位置都取一些，然后拟合出一个对几十组数据都能通用的偏移量，作为我的加速度计校准值，我是乱试的，不知道这么用行不行，不过从结果上看感觉可以。如果您用球面拟合，那设备就一定是个连续运动的，这时不仅有重力，还有你手的推力，还是个不断变化的推力，自己给自己加障碍么？所以我感觉您这么拟合没用诶。
磁力计倒是可以这么用。但是我没弄过球面拟合，不知道它是干啥的，只能说说我的想法。
1、水平面转一周+垂直面转一周＝平面校准法，如果真能保持水平和垂直，那校准未参数一定是对的。但对于大众用户来讲，他们不可能弄到水平面，哪怕是看着很平也没用。所以就是大疆无人机一样，手拿着飞机转，虽然也有误差，但对于飞机还说还不太在乎这个误差。大不了就往一边偏着飞呗。
2、是椭球。。。我前面也提到过是椭球，当时按球来拟合发现是不行的。我忘了我帖子第一次发时是按球还是椭球拟合的了，但最后用的确实是椭球，如果我的公式不对的话，您就按椭球的公式来拟合。我看你第二个问题下面的图上是三个圆，每个圆转了两圈，其实你转的这些圆很难帮你取到最大最小值的。我经常到处乱晃取几分钟才能取到真正的最大最小值，
3、我现在遇到时就搜集一下新方法，以后还会再尝试这个校准，但目前一直都在做其它任务。所以公式这里真帮不上忙。而且我本身也是个菜比，都是抄网上的公式，改一改正方向就拿来用了，倒也没怎么用错过。。。当然有些书和网上的东西本身就是错的，秦永元的惯性导航那本书，虽然有助于理解，但里面的公式一堆错的，害的我们花了好多时间去改，都不想吐槽了。
4、世界地磁模型，我之前用的是一个网站，换了电脑所以网址没了。。。不用注册，输入经纬度就可以查当地的标准地磁是多少。你搜个关键词 wmm2015 自己搜搜吧。。我这里的网实在是上不去网页。你打开HMC5883手册，里面搜1370，就一个地方有。它是个增益，在配置寄存器时选择的增益。意思应该是将信号放大了多少多少倍。

1nvoker

可能真的是加速度计标定方法错了，我是让机体分别绕着xyz轴旋转一圈（用绳子绑着），读adc的值，然后拟合，会考虑一下用你说的静止放置的方法；
磁力计，我们目前只在测试平面校准法，因为也没有找到其他方法。采集了很多数据，正在找规律呢；
世界地磁模型我查了，也下到了，不过我电脑是64位的打不开。其实我对硬件一无所知，驱动程序都是同事写的，我问了问，已经知道了。交流很愉快。
WMM2015_Linux.tar.gz (12.45 MB, 下载次数: 1968)

2016-3-11 10:40 上传

点击文件名下载附件
世界地磁模型2015

chuck__chee

再想问下各位，就算校准成功了，如果换了一个地方是不是又得重新校准啊，岂不很麻烦~

yuzeyuan1

chuck__chee 发表于 2016-8-30 09:20
再想问下各位，就算校准成功了，如果换了一个地方是不是又得重新校准啊，岂不很麻烦~

理论上讲是要重测，手机的指南针功能基本都是要重测的，短则10秒，长则半分钟就能搞定，也不是很费事吧。
如果是同一个地区，无强磁场干扰，没必要重测。

ColinShi

chuck__chee 发表于 2016-8-30 09:20
再想问下各位，就算校准成功了，如果换了一个地方是不是又得重新校准啊，岂不很麻烦~

每次开机使用基本都需要校准啊，就我眼前的认知。但是我们也会遇到不用继续校准的情况比如苹果手机（测量值地磁矢量和与准确值在误差范围内，如广州的地磁水平面上矢量和是定的）。还得继续研究集思广益，很高兴遇见这么多同行，大家一起加油

ColinShi

正点原子 发表于 2016-3-7 20:23
楼主,我最近在用MPU9250内部的磁力计,那叫一个乱啊....多个板子,同样的位置,MPU9250磁力计读数相差太远.   ...

最近做的怎么样  顺利吗

yaphetran

学习一下，会用到的

yuzeyuan1

好久没上线了。。。上面的东西我感觉看看就得了，如果再让我做一遍，打死我都不去搞什么平面校准、八字校准。还不如拿公式做个椭球拟合的好。。。旁边做算法的兄弟搞了个很复杂的拟合，我是好久没做理解不了了，不过据说很好用。再就是如果感觉项目中磁场这部分你控制不了，一直在变，尽量就不要用磁力计了。。。

yanglonghe1

yuzeyuan1 发表于 2016-3-9 10:56
你好。好久了，回答时可能有笔误。。“随着时间推移，加速度计测得加速度值与重力加速度的误差会越来越大 ...

很高兴有机会扫到楼主的帖子，本人一直在看秦永元老师的《惯性导航》，小弟看到楼主
“ 秦永元的惯性导航那本书，虽然有助于理解，但里面的公式一堆错的，害的我们花了好多时间去改，都不想吐槽了。 ”

内心有点惶恐，希望楼主大人能指出几处问题，避免陷入误区！

jd1989

正点原子 发表于 2016-3-7 20:23
楼主,我最近在用MPU9250内部的磁力计,那叫一个乱啊....多个板子,同样的位置,MPU9250磁力计读数相差太远.   ...

原子哥，mpu9250磁力计校准有什么可行的方案了吗

Nonentity_YOU

yuzeyuan1 发表于 2017-3-2 13:36
好久没上线了。。。上面的东西我感觉看看就得了，如果再让我做一遍，打死我都不去搞什么平面校准、八字校准 ...

突然翻出这个帖子，最近也想了解学习；我觉得8字较准应该是利用的椭球拟合，然后减去偏置即球心吧？另外我非常想知道iPhone手机的电子罗盘是如何校准的，用的什么算法？不知道您在最近还有研究没

yuzeyuan1

Nonentity_YOU 发表于 2017-9-1 21:10
突然翻出这个帖子，最近也想了解学习；我觉得8字较准应该是利用的椭球拟合，然后减去偏置即球心吧？另外 ...

苹果应该是椭球拟合。
8字那个不算拟合吧，我放弃了，手法不行就弄不准，除非大量地动动动，是在不断地取最大值最小值，越动越准，从而得到一个中心点。这不能算拟合。拟合是要有公式推参数的，8字不是在推导参数而是在取参数。

x丶Fate

1nvoker 发表于 2016-3-8 11:03
楼主好，我也被磁力计校准困扰了很久。
之前，搞过加速度计校准，用的球面拟合法，效果还行，毕竟重力场无 ...

楼主有联系方式吗 想咨询一下 有关磁力计校准的问题，椭球拟合计算过程中，偏置怎么计算的呢，平面校准每个平面都会得到2个校准值，那么空间三维怎么计算的呢；还有一个这个偏置是球心的改正，那么椭球改正成球还有一个修正参数，又是怎么求的呢

x丶Fate

yuzeyuan1 发表于 2017-3-2 13:36
好久没上线了。。。上面的东西我感觉看看就得了，如果再让我做一遍，打死我都不去搞什么平面校准、八字校准 ...

在做磁力计的椭球拟合，求老哥给点指点，在网上看到有个做过的，遇到点问题。http://blog.sina.com.cn/s/blog_402c071e0102wnm4.html 他自己写的软件，但是没有告诉怎么计算磁力计零偏值MagOffset和磁力计的椭球校准B参数。 老哥麻烦给看一下，能给个联系方式最好，感激不尽！

yuzeyuan1

x丶Fate 发表于 2017-11-9 11:29
在做磁力计的椭球拟合，求老哥给点指点，在网上看到有个做过的，遇到点问题。http://blog.sina.com.cn/s/ ...

不好意思，帮不了你。我也不是专门做算法的，算法具体怎么写不了解，我当时只是测到了这么一个结果，具体的算法设计是找算法工程师花很长时间搞出来的。我做的事很简单，测到数据，放到Matlab里拟合一下，得到了椭球球心，发现这东西比其它方法准多了。Matlab的具体拟合公式应该在网上能的到吧?

x丶Fate

yuzeyuan1 发表于 2017-11-9 14:13
不好意思，帮不了你。我也不是专门做算法的，算法具体怎么写不了解，我当时只是测到了这么一个结果，具体 ...

老哥，matlab新手，从网上找了球面拟合的程序，但是用我的数据效果不是很好，能帮我测试一下吗，或者我参考下您的程序，

yuzeyuan1

x丶Fate 发表于 2017-11-11 16:14
老哥，matlab新手，从网上找了球面拟合的程序，但是用我的数据效果不是很好，能帮我测试一下吗，或者我参 ...

磁场是椭球的，你弄球面拟合有啥用呀。我这里也没有程序哦。matlab这东西当天学当天会，用啥看啥。反正那么多也记不住

redawnlc

yuzeyuan1 发表于 2017-11-13 09:11
磁场是椭球的，你弄球面拟合有啥用呀。我这里也没有程序哦。matlab这东西当天学当天会，用啥看啥。反正那 ...

磁传感器校准简单的就是用平面拟合（即椭圆拟合），飞机上校准罗差好多也是这样用的
三轴磁传感器校准可以使用椭球拟合，8字拟合应该就是使用的椭球拟合法，对采集的数据实施椭球约束后可以求出零点、灵敏度、不正交角等参数，用于对磁传感器进行补偿。
补偿之后可以看到能将椭球数据修正为球面，拟合时候数据越多、离散度越大越好，不在于转动的手法。拟合后的球面半径就是地磁矢量的模值，可以使用IGRF模型进行计算,这几年用的就是IGRF-12。
在有GPS的条件下，可以使用GPS为基准航向角对磁传感器进行在线的磁补偿，使用RLS（递推最小二乘）或者Kalman等等
椭球拟合原理可以参考：
[1]李勇,刘文怡,李杰等.基于椭球拟合的三轴磁传感器误差补偿方法[J].传感技术学报,2012,25(7):917-920.

redawnlc

x丶Fate 发表于 2017-11-11 16:14
老哥，matlab新手，从网上找了球面拟合的程序，但是用我的数据效果不是很好，能帮我测试一下吗，或者我参 ...

椭球拟合原理可以参考：
[1]李勇,刘文怡,李杰等.基于椭球拟合的三轴磁传感器误差补偿方法[J].传感技术学报,2012,25(7):917-920.

川齐

楼主，你还在么，最近我也在做一个磁力计的椭球拟合，我从网上找了一个别人的椭球拟合算法直接用的，但没啥效果，可能是我的MPU9250不太准，也可能是哪个算法不太好用，我想请教楼主现在有什么好的方法了么?

yuzeyuan1

川齐 发表于 2020-2-5 13:10
楼主，你还在么，最近我也在做一个磁力计的椭球拟合，我从网上找了一个别人的椭球拟合算法直接用的，但没啥 ...

拟合公式4楼和5楼说了，应该能用吧？世界地磁模式8楼也有。我记忆中就行了呀，这种拟合就是一简单的公式而已

maker111111

你好，楼主，非常激动看到此文，有相关的群可以邀请一下吗？大家集思广益，目前我在做电子罗盘，精度要求在±2度之间，用的芯片是恩智浦的8700cq，属实资料太少，基本驱动已实现，目前的问题是一切都按部就班按照网上的参考流程走，包括采集数据，对数据0点漂移校准，椭球拟合，倾斜校准，统一系数，角度输出，最后角度输出上，【偏差始终会很大，各象限的矢量系数怎么做都不统一，例如：同样旋转45度，从0度开始转实际测试收到为55度，从180度开始转实际收到为20度】，遇到了瓶颈，多方资料也未果，有幸看到您的帖子，一起交流一下，您有遇到过此类情况吗？

maker111111

我的联系方式qq:2339648935 欢迎一起交流