JJF
国防军工计量技术规范
JJF（军工）54-—2014
磁罗盘校准规范
CalibrationSpecificationforMagneticCompass
2014-08-01实施
2014-03-25发布
国家国防科技工业局 厂发布 JJF（军工） 542014
磁罗盘校准规范 Calibration Specification for
JJF（军工）54—2014
Magnetic Compass
起草单位：国防科技工业弱磁一级计量站 JJF（军工） 54-2014
本规范起草人：
李享（国防科技工业弱磁一级计量站）
程华富（国防科技工业弱磁一级计量站）
韩晓东（国防科技工业弱磁一级计量站）翟晶晶（国防科技工业弱磁一级计量站） JJF（军工）54—2014
目 录
1 范围 2 术语和定义 3 概述 3.1.原理 3.2用途 3.3分类
...
2
4计量特性 4.1方位角静态示值 4.2方位角动态示值 4.3俯仰角示值 4.4横滚角示值 5校准条件 5.1环境条件 5.2校准用设备 6校准项目和校准方法 6.1校准项目 6.2校准方法 7校准结果的处理 8 复校时间间隔附录A方位角、俯仰角和横滚角示意图附录B 示值误差评价方法附录C校准记录格式附录D测量不确定度评定示例
2
2
2
2
5
6
9 JJF（军工）54—2014
磁罗盘校准规范
1范围
本规范适用于数字式磁罗盘的校准，指针式磁罗盘可参照执行。 2术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。 2.1磁罗盘magneticcompass
通过测量地磁场来确定磁北极方向的仪器，又称磁罗经。 2.2方位角azimuth
磁罗盘的X轴在水平面的投影与地磁北的夹角。 2.3 俯仰角pitch
磁罗盘的X轴与水平面的夹角，俯仰角又称纵倾角。 2.4横滚角roll
磁罗盘的Z轴与通过X轴的铅垂面的夹角，横滚角又称横倾角。 注：磁罗盘的方位角、俯仰角、横滚角示意图见附录A。
3概述 3.1原理
数字式磁罗盘主要由三轴磁传感器、双轴倾角传感器及电路部分组成，三轴磁传感器用于测量地磁场，双轴倾斜角传感器测量载体的倾斜角，倾斜角传感器测量的角度数据一方面用于载体的俯仰角和横滚角输出，另一方面用于进行磁场失量坐标变换。
当载体处于水平状态，如图1所示，设其航向为OX轴方向，载体的方位角为磁北与OX轴的夹角，OY轴在水平面内，垂直于OX轴。磁传感器安装在载体上，磁传感器
磁北
载体
图1水平状态下方位角计算示意图 JJF（军工）54—2014
的长轴与OX轴平行，设Mx为磁传感器测得的长轴方向地磁场分量，设My为磁传感器测得的短轴方向地磁场分量，&为载体的磁方位角，则：
α=arctan My
(1)
M.
当载体不水平时，为了测量地磁场的两个水平分量，采用三轴磁传感器测量地磁场的三个分量，双轴倾斜角传感器测量载体的俯仰角和横滚角，通过坐标变换，将载体坐标系下测量的地磁场的三个分量转换为大地水平坐标系下地磁场的三个分量，再利用式（1）计算载体相对于地磁北的方向。 3.2用途
数字式磁罗盘可提供三维的角度数据：方位角、俯仰角和横滚角，主要用于方向定位和需要获取平台（或载体）姿态角度的场合。指针式磁罗盘一般只能提供方位角数据，用于定向。 3.3分类
一般可分为数字式磁罗盘和指针式磁罗盘。数字式磁罗盘又称电子罗盘，指针式磁罗盘又称指南针。 4计量特性 4.1方位角静态示值
在0°~360°范围内，方位角最大允许误差的绝对值不小于0.2°。 4.2方位角动态示值
在0.5s~50/s速率范围内，方位角最大允许误差的绝对值不小于0.5°。 4.3俯仰角示值
在-90°~90°范围内，俯仰角最大允许误差的绝对值不小于0.2°。 4.4横滚角示值
在-90°~90°范围内，横滚角最大允许误差的绝对值不小于0.2° 5校准条件 5.1环境条件
a）环境温度：15℃~25℃； b）相对湿度：20%~80%； c）低频磁干扰：≤15nT（≤100Hz）； d）工作区磁场非均匀性：≤15nT。
5.2校准用设备
校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。 a).方位角测量仪（或无磁转台）
1）测量范围：0°~360%；
7 JJF（军工） 542014
2）角度最大允许误差：±0.1°； 3）工作区磁场非均匀性：≤15nT。
b）光学分度头（或无磁转台）
1）俯仰角、横滚角测量范围：-90°~90°； 2）角度最大允许误差：±0.1
c）地磁场复现系统
1）复现磁场范围：（-65~65）μT； 2）复现磁场最大允许误差：.±0.1%。
d）无磁自动转台
1）角速率范围：0.5s~50/s； 2）角度最大允许误差：±0.1°； 3）角速率最大允许误差：±1%； 4）角度采集频率：不低于400Hz； 5）工作区磁场非均匀性：≤15nT。
6校准项目和校准方法 6.1校准项目
a）方位角静态示值； b）方位角动态示值； c）俯仰角示值； d）横滚角示值。
6.2校准方法 6.2.1方位角静态示值
a）将磁罗盘固定在方位角测量仪（或无磁转台）上，磁罗盘的X轴对准方位角测量仪（或无磁转台）的零点；
b）转动方位角测量仪（或无磁转台），使磁罗盘的X轴指向磁北方向（磁罗盘方位角显示为零）；
c）方位角测量仪（或无磁转台）在0°~360°范围内转动，每15°记录磁罗盘方位角静态示值α.和方位角测量仪（或无磁转台）的示值α;；
d）按式（2）计算磁罗盘各校准点方位角静态示值误差△α为：
(2)
Aαwi= αi - α,
式中： Aα——磁罗盘在各校准点的方位角静态示值误差，（）； αi- 一磁罗盘方位角静态示值，（°）； a; 一方位角测量仪（或无磁转台）的示值，（°）。 JJF（军工） 542014
注：方位角静态示值误差的评价方法见附录B中的B.1。 e）需要在一定姿态角下校准磁罗盘时，调整磁罗盘到需要的姿态角，重复步骤
a) ~d);
f）需要在不同地磁环境下校准磁罗盘时，先确定磁场分量的大小和方向，由地磁场复现系统复现校准所需磁场，再重复步骤a）~d)。 6.2.2方位角动态示值
a）将磁罗盘固定在无磁自动转台上，磁罗盘的X轴对准转台的零点方向； b）转动转台，使磁罗盘的X轴指向磁北方向； c）将转台俯仰轴系和横滚轴系设置为水平，根据选定的角速率启动转台； d）转台速度稳定后，在0°~360°范围内，每15°同步记录转台示值α；和磁罗盘的
方位角动态示值αixi;
e）由式（3）计算磁罗盘在各校准点的方位角动态示值误差△αdi为：
(3)
Aadxi = dxi=α;
式中： Aαaxi——磁罗盘方位角在各校准点的动态示值误差，（°);
磁罗盘方位角动态示值，（°）；一无磁自动转台示值，（°）。
adri α; 注：方位角动态示值误差的评价方法见附录B中B.2。 f）需要在一定姿态角下校准磁罗盘时，调整磁罗盘到需要的姿态角，重复步骤
a) ~e)。 6.2.3俯仰角示值
a）将光学分度头（或无磁转台）俯仰轴调节到水平状态： b）将磁罗盘固定在光学分度头（或无磁转台）上，使磁罗盘的Y轴与光学分度头
（或无磁转台）的俯仰转轴平行：
c）在磁罗盘俯仰角测量范围内转动光学分度头（或无磁转台），每5°记录磁罗盘俯仰角示值β和光学分度头（或无磁转台）俯仰角示值β：；
d）由式（4）计算磁罗盘俯仰角在各校准点的示值误差4β，为：
(4)
Aβxi = βxi -β;
式中： Aβ一一磁罗盘俯仰角在各校准点的示值误差，（°）； βi.—磁罗盘俯仰角示值，（°）； β：一光学分度头（或无磁转台）俯仰角示值，（°）。
6.2.4横滚角示值
a）将光学分度头（或无磁转台）横滚轴调节到水平状态；
1