JPH04250379A - 磁力計の磁界測定値の補正方法及びその装置 - Google Patents
磁力計の磁界測定値の補正方法及びその装置Info
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- JPH04250379A JPH04250379A JP1286491A JP1286491A JPH04250379A JP H04250379 A JPH04250379 A JP H04250379A JP 1286491 A JP1286491 A JP 1286491A JP 1286491 A JP1286491 A JP 1286491A JP H04250379 A JPH04250379 A JP H04250379A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 41
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフラックスゲート磁力計
で、磁界強さの３軸成分値を測定するに際し、検出用フ
ラックスゲートコイルの各検出軸が磁気的に相互に正し
く直交していない場合に生じる検出磁界誤差の補正方法
及びその装置に関するものである。
で、磁界強さの３軸成分値を測定するに際し、検出用フ
ラックスゲートコイルの各検出軸が磁気的に相互に正し
く直交していない場合に生じる検出磁界誤差の補正方法
及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、目標移動体の磁気による磁界の変
化を、磁界の強さベクトルの大きさの変化で検出する場
合、３軸フラックスゲート磁力計で検出していた。この
フラックスゲート磁力計は第３図に示すようにセンサブ
ロック１の内部にそれぞれほぼ直交したＸｓ軸、Ｙｓ軸
、Ｚｓ軸検出用フラックスゲートコアコイルおよび駆動
用フラックスゲートコアコイルを配設し、このセンサブ
ロック１に駆動用フラックスゲートコアコイルの励振お
よび検出磁界３軸成分値を増幅する増幅装置２を接続し
、励振周波数の２倍の高調波が外部磁界により振幅変調
され、その位相検波により外部磁界に比例した増幅出力
電圧を得るように構成されていた。さらに第３図の磁力
計出力の後に、全磁力（３軸出力磁界強さの各自乗和の
平方根）を演算する装置を接続し、全磁力の変化パター
ンを利用して目標移動体の接近を磁気的に検出するよう
にしていた。
化を、磁界の強さベクトルの大きさの変化で検出する場
合、３軸フラックスゲート磁力計で検出していた。この
フラックスゲート磁力計は第３図に示すようにセンサブ
ロック１の内部にそれぞれほぼ直交したＸｓ軸、Ｙｓ軸
、Ｚｓ軸検出用フラックスゲートコアコイルおよび駆動
用フラックスゲートコアコイルを配設し、このセンサブ
ロック１に駆動用フラックスゲートコアコイルの励振お
よび検出磁界３軸成分値を増幅する増幅装置２を接続し
、励振周波数の２倍の高調波が外部磁界により振幅変調
され、その位相検波により外部磁界に比例した増幅出力
電圧を得るように構成されていた。さらに第３図の磁力
計出力の後に、全磁力（３軸出力磁界強さの各自乗和の
平方根）を演算する装置を接続し、全磁力の変化パター
ンを利用して目標移動体の接近を磁気的に検出するよう
にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】従来の磁力計は磁
界成分検出用のフラックスゲートコアコイルの磁気上の
検出軸、即ちその検出用のコイルの向きなどで定まるも
のを正確に直交３軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に合致させる必
要があった。この場合、検出軸相互のなす磁気上の角を
方向角とするとき、設計値は９０゜であっても、製作上
の配置の誤差、その他により方向角には一般に誤差を含
み、その結果磁界出力成分値も誤差を発生する。この場
合搭載磁力計が動揺すれば、本来一定値となるべき全磁
力値が変動を来す不具合があった。またその誤差を許容
値内に収めるために出力値を計測しながら検出用フラッ
クスゲートコアコイルの配置方向を試行錯誤で調整する
ため多大の調整時間を要する欠点があった。
界成分検出用のフラックスゲートコアコイルの磁気上の
検出軸、即ちその検出用のコイルの向きなどで定まるも
のを正確に直交３軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に合致させる必
要があった。この場合、検出軸相互のなす磁気上の角を
方向角とするとき、設計値は９０゜であっても、製作上
の配置の誤差、その他により方向角には一般に誤差を含
み、その結果磁界出力成分値も誤差を発生する。この場
合搭載磁力計が動揺すれば、本来一定値となるべき全磁
力値が変動を来す不具合があった。またその誤差を許容
値内に収めるために出力値を計測しながら検出用フラッ
クスゲートコアコイルの配置方向を試行錯誤で調整する
ため多大の調整時間を要する欠点があった。
【０００４】また前項説明による全磁力値の変動の結果
、目標移動体、例えば小型舟艇などが存在しなくても磁
力計を含む機雷あるいは地雷が潮流などによりその姿勢
を変えたとき、あたかも小型目標が磁力計の近くを通過
したかのような全磁力値変化のパターンを生じ、場合に
よっては発火信号を発する不都合があった。
、目標移動体、例えば小型舟艇などが存在しなくても磁
力計を含む機雷あるいは地雷が潮流などによりその姿勢
を変えたとき、あたかも小型目標が磁力計の近くを通過
したかのような全磁力値変化のパターンを生じ、場合に
よっては発火信号を発する不都合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】それぞれ直交誤差のある
検出軸Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の３軸フラックスゲート
コアコイルを具備した磁力計で、外部磁力強さを測定す
るに際し、３軸フラックスゲートコアコイルを励振増幅
装置およびチャンネル切替器を介しＡＤ変換器に接続し
、このデジタル出力値を、磁力計検出軸相互のなす磁気
上の方向角を含む所定の演算式を予め内蔵したＲＯＭと
接続したＣＰＵによりデジタル演算し、その結果をそれ
ぞれ正しく直交したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁界強さとして
出力するようにしたことを特徴とする。
検出軸Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の３軸フラックスゲート
コアコイルを具備した磁力計で、外部磁力強さを測定す
るに際し、３軸フラックスゲートコアコイルを励振増幅
装置およびチャンネル切替器を介しＡＤ変換器に接続し
、このデジタル出力値を、磁力計検出軸相互のなす磁気
上の方向角を含む所定の演算式を予め内蔵したＲＯＭと
接続したＣＰＵによりデジタル演算し、その結果をそれ
ぞれ正しく直交したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁界強さとして
出力するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】それぞれ直交誤差のあるＸｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ
軸の３軸フラックスゲートコアコイルから励振増幅器を
経た各検出軸出力は、更にチャンネル切変器を経て一時
一軸出力としてＡＤ変換器により、アナログ値からデジ
タル値へ変換される。このデジタル値はＣＰＵによりＲ
０Ｍに予め内蔵された所定の演算式を用い検出軸相互の
なす磁気上の方向角の誤差のため非直交となっている検
出軸出力値を直交座標軸とした磁界成分値に変換され外
部出力される。演算中の中間処理値は、ＲＡＭに一時記
憶されＣＰＵの指示により利用され磁界成分値を得る。
軸の３軸フラックスゲートコアコイルから励振増幅器を
経た各検出軸出力は、更にチャンネル切変器を経て一時
一軸出力としてＡＤ変換器により、アナログ値からデジ
タル値へ変換される。このデジタル値はＣＰＵによりＲ
０Ｍに予め内蔵された所定の演算式を用い検出軸相互の
なす磁気上の方向角の誤差のため非直交となっている検
出軸出力値を直交座標軸とした磁界成分値に変換され外
部出力される。演算中の中間処理値は、ＲＡＭに一時記
憶されＣＰＵの指示により利用され磁界成分値を得る。
【０００７】それぞれ直交誤差のある検出軸Ｘｓ、Ｙｓ
、Ｚｓにより出力される磁界強さをＨｘ′、Ｈｙ′、Ｈ
ｚ′とすると、これらはそれぞれ直交３軸のＸ軸、Ｙ軸
、Ｚ軸で求めるべき真の磁界成分値Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚと
の間で次の関係式が成立する。
、Ｚｓにより出力される磁界強さをＨｘ′、Ｈｙ′、Ｈ
ｚ′とすると、これらはそれぞれ直交３軸のＸ軸、Ｙ軸
、Ｚ軸で求めるべき真の磁界成分値Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚと
の間で次の関係式が成立する。
【数７】
【数８】
【数９】
ここでｌｉ、ｍｉ、ｎｉは ｉ番目検出軸の直交座標３
軸への方向余弦を示す。上の連立方程式を、Ｈｘ、Ｈｙ
、Ｈｚについて解くと求める直交３軸座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸での直交磁界成分値が得られる。
軸への方向余弦を示す。上の連立方程式を、Ｈｘ、Ｈｙ
、Ｈｚについて解くと求める直交３軸座標系Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸での直交磁界成分値が得られる。
【０００８】
【実施例】本発明を図面に基づいて具体的に説明すると
、第１図において磁力計のセンサブロック１の各検出軸
出力値は励振増幅装置２よりチャンネル切替器３を経て
各軸出力は逐次切替えられ、ＡＤ変換器４に接続されア
ナログ値がデジタル値に変換される。このデジタル値は
ＣＰＵ５によりＲＯＭ７に内蔵の所定の演算式（後述す
る）を用い、誤差により非直交となっている検出軸出力
値を正しい直交軸上の磁界成分値に変換する。このとき
、検出磁界成分デジタル電圧値（Ｖ）に換算係数ｋを乗
じてデジタル磁界強さ（ｍＧ）に変換される。ＣＰＵ５
で演算処理する中間演算結果は一時メモリーのＲＡＭ６
に記憶し、必要に応じ利用する。ＣＰＵ５の最終演算値
である図２規定の正しい直交軸上の磁界成分値は外部へ
出力される。
、第１図において磁力計のセンサブロック１の各検出軸
出力値は励振増幅装置２よりチャンネル切替器３を経て
各軸出力は逐次切替えられ、ＡＤ変換器４に接続されア
ナログ値がデジタル値に変換される。このデジタル値は
ＣＰＵ５によりＲＯＭ７に内蔵の所定の演算式（後述す
る）を用い、誤差により非直交となっている検出軸出力
値を正しい直交軸上の磁界成分値に変換する。このとき
、検出磁界成分デジタル電圧値（Ｖ）に換算係数ｋを乗
じてデジタル磁界強さ（ｍＧ）に変換される。ＣＰＵ５
で演算処理する中間演算結果は一時メモリーのＲＡＭ６
に記憶し、必要に応じ利用する。ＣＰＵ５の最終演算値
である図２規定の正しい直交軸上の磁界成分値は外部へ
出力される。
【０００９】直交誤差のある検出３軸出力値の直交３軸
、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸への変換式を第２図の検出軸説明図
を参照して説明する。検出軸Ｘｓ軸とＹｓ軸のなす角を
方向角αとし、検出軸Ｘｓ軸とＺｓ軸のなす角を方向角
βとし、さらに検出軸Ｙｓ軸と、Ｚｓ軸とのなす角を方
向角γとする。このとき検出軸ＸｓをＸ軸にとり、検出
軸Ｘｓ、Ｙｓ軸で定める平面内にＹ軸をとるとき、直交
座標系が定まる。各検出軸の方向余弦は、下記の数式１
０から数式１２に示す。検出軸Ｘｓのものは
、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸への変換式を第２図の検出軸説明図
を参照して説明する。検出軸Ｘｓ軸とＹｓ軸のなす角を
方向角αとし、検出軸Ｘｓ軸とＺｓ軸のなす角を方向角
βとし、さらに検出軸Ｙｓ軸と、Ｚｓ軸とのなす角を方
向角γとする。このとき検出軸ＸｓをＸ軸にとり、検出
軸Ｘｓ、Ｙｓ軸で定める平面内にＹ軸をとるとき、直交
座標系が定まる。各検出軸の方向余弦は、下記の数式１
０から数式１２に示す。検出軸Ｘｓのものは
【数１０】
検出軸Ｘｓのものは
【数１１】
検出軸Ｚｓのものは
【数１２】
以上の方向余弦と方向角の関係式を用いるとき、
【数１
１】、
１】、
【数１２】の右辺式のｌ２、ｌ３、ｍ３は方向角α、β
、γの関数であり、９個の方向余弦ｌｉ、ｍｉ、ｎｉ（
ｉ＝１、２、３）の代わりに３個の方向角で表わされる
。 従って方向角α、β、γと予め測定し、数式１０、１１
、１２を数式７、８、９へ代入し整理すると数式１、２
、３、４、５、６を得る。ここで方向角α、β、γの測
定のため水平平行磁界内でセンサブロック１を３軸動揺
回転台を利用し、測定対象の検出２軸が近似水平面内で
磁界方向にほぼ４５゜になるように設置し、ついで２軸
各出力が極大となるように３軸動揺回転台のほぼ水平な
方向の２軸をそれぞれ微小回転し調整する。このときＸ
ｓ、Ｙｓ軸間の方向角αは
、γの関数であり、９個の方向余弦ｌｉ、ｍｉ、ｎｉ（
ｉ＝１、２、３）の代わりに３個の方向角で表わされる
。 従って方向角α、β、γと予め測定し、数式１０、１１
、１２を数式７、８、９へ代入し整理すると数式１、２
、３、４、５、６を得る。ここで方向角α、β、γの測
定のため水平平行磁界内でセンサブロック１を３軸動揺
回転台を利用し、測定対象の検出２軸が近似水平面内で
磁界方向にほぼ４５゜になるように設置し、ついで２軸
各出力が極大となるように３軸動揺回転台のほぼ水平な
方向の２軸をそれぞれ微小回転し調整する。このときＸ
ｓ、Ｙｓ軸間の方向角αは
【数１３】
但し、Ｈｘ′、Ｈｙ′：検出軸Ｘｓ、Ｙｓの出力値。Ｈ
ｍｘ、Ｈｍｙ：各検出軸磁界平行での最大出力。Ｘｓ、
Ｚｓ軸間の方向角βは
ｍｘ、Ｈｍｙ：各検出軸磁界平行での最大出力。Ｘｓ、
Ｚｓ軸間の方向角βは
【数１４】
Ｙｓ、Ｚｓ軸間の方向角γは
【数１５】
但し、Ｈｚ：検出軸Ｚｓの出力値。Ｈｍｚ：検出軸Ｚｓ
が磁界平行での最大出力。
が磁界平行での最大出力。
【００１０】直交誤差のある検出軸Ｘｓ、ＹｓおよびＺ
ｓの出力は数式４、５、６、１、２、３により直交座標
軸Ｘ、Ｙ、Ｚへの出力に変換される。磁界測定値補正装
置のＲＯＭ７には上記式１〜６を内蔵させ、さらに個別
磁力計毎に予め測定して求めた方向角α、β、γ値も内
蔵しておく。ＣＰＵ入力の直交誤差のある３軸磁界デジ
タル値はＣＰＵで演算処理され、直交座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚ
成分に変換された値が出力される。
ｓの出力は数式４、５、６、１、２、３により直交座標
軸Ｘ、Ｙ、Ｚへの出力に変換される。磁界測定値補正装
置のＲＯＭ７には上記式１〜６を内蔵させ、さらに個別
磁力計毎に予め測定して求めた方向角α、β、γ値も内
蔵しておく。ＣＰＵ入力の直交誤差のある３軸磁界デジ
タル値はＣＰＵで演算処理され、直交座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚ
成分に変換された値が出力される。
【００１１】例えば、方向角α＝８８．３゜、β＝９２
．４゜、γ＝９３．７゜での補正前の各軸磁界成分計算
値Ｈｘ′、Ｈｙ′、Ｈｚ′および全磁力値Ｈｔ′、全磁
力変動値ΔＨｔ′を第１表にさらに補正磁界成分計算値
Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚおよび補正全磁力値Ｈｔ、全磁力変動
値ΔＨｔを第２表に示した。真の全磁力は４５０ｍＧと
し、磁力計の回転角は水平３０゜とびとした。第１表で
示すように補正前の９０゜回転中の全磁力変動ΔＨｔ′
が９．８３ｍＧであったものが、第２表で明らかなよう
に、補正後ΔＨｔが０となっている。
．４゜、γ＝９３．７゜での補正前の各軸磁界成分計算
値Ｈｘ′、Ｈｙ′、Ｈｚ′および全磁力値Ｈｔ′、全磁
力変動値ΔＨｔ′を第１表にさらに補正磁界成分計算値
Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚおよび補正全磁力値Ｈｔ、全磁力変動
値ΔＨｔを第２表に示した。真の全磁力は４５０ｍＧと
し、磁力計の回転角は水平３０゜とびとした。第１表で
示すように補正前の９０゜回転中の全磁力変動ΔＨｔ′
が９．８３ｍＧであったものが、第２表で明らかなよう
に、補正後ΔＨｔが０となっている。
【表１】
【表２】
【００１２】
【効果】本発明は上述のように、ぞれぞれ直交誤差を幾
分含んだ３軸フラットクスゲートコアコイルで検出した
磁界強さのアナログ値を、ぞれぞれデジタル値に変換す
ると共にこの変換したデジタル値を図２規定の直交座標
系へ方向角を含む所定の演算式で演算せしめて、その結
果を磁界強さとして出力するようにしたので、従来のも
のに比較して、検出軸相互のなす磁気上の方向角誤差を
完全に調整する煩雑な作業を省き、単に３個の方向角を
測定するだけで極めて簡単に精度のよい直交軸磁界成分
値を得ることができる。さらに全磁力を演算させるとき
磁力計の動揺だけであたかも目標移動体が近傍を通過し
たかのような全磁力の変動による目標の誤検知を皆無と
する効果を奏する。
分含んだ３軸フラットクスゲートコアコイルで検出した
磁界強さのアナログ値を、ぞれぞれデジタル値に変換す
ると共にこの変換したデジタル値を図２規定の直交座標
系へ方向角を含む所定の演算式で演算せしめて、その結
果を磁界強さとして出力するようにしたので、従来のも
のに比較して、検出軸相互のなす磁気上の方向角誤差を
完全に調整する煩雑な作業を省き、単に３個の方向角を
測定するだけで極めて簡単に精度のよい直交軸磁界成分
値を得ることができる。さらに全磁力を演算させるとき
磁力計の動揺だけであたかも目標移動体が近傍を通過し
たかのような全磁力の変動による目標の誤検知を皆無と
する効果を奏する。
【００１３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した実施例のブロック図である
。
。
【図２】検出軸と直角座標系との関係を示す説明図であ
る。
る。
【図３】従来の磁力計の場合のブロック図である。
１ センサブロック
２ 励振増幅器
３ チャンネル切換器
４ ＡＤ変換器
５ ＣＰＵ
６ ＲＡＭ
７ ＲＯＭ
Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ 検出軸
Claims (2)
- 【請求項１】 それぞれ直交誤差のある検出軸Ｘｓ軸
、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の３軸フラックスゲートコアコイルを
具備した磁力計で、外部磁界強さを測定し、その測定値
を補正するに際し、前記Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の磁界
検出用各フラックスゲートコアコイルで検出した磁界強
さのアナログ検出値を、それぞれデジタル値に変換する
と共に、この変換したデジタル値を下記の演算式にそれ
ぞれ入力して演算せしめ、その結果をそれぞれ直交座標
系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁界強さとして出力するように
したことを特徴とする磁力計の磁界測定値の補正方法。 【数１】 【数２】 【数３】 【数４】 【数５】 【数６】 但しＨｘ、Ｈｙ、Ｈｚは補正後の磁界強さ。Ｈｘ′、Ｈ
ｙ′、Ｈｚ′は補正前の磁界強さ。αは検出軸Ｘｓ軸と
Ｙｓ軸との間のなす角。βは検出軸Ｘｓ軸とＺｓ軸との
間のなす角。γは検出軸Ｙｓ軸とＺｓ軸との間のなす角
。 - 【請求項２】 それぞれ直交誤差のある検出軸Ｘｓ軸
、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の３軸フラックスゲートコアコイルを
具備した磁力計と、この磁力計によって検出されたＸｓ
軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸の３方向の出力を逐次切り換えるチ
ャンネル切換器と、このチャンネル切換器を経た前記磁
力計によって検出された磁界強さのアナログ値をデジタ
ル値に変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器によって変
換されたデジタル値を所定の演算式によって演算せしめ
るＣＰＵと、このＣＰＵでの演算データを一時記憶する
ＲＡＭと、前記所定の演算式を記憶せしめた読み取り専
用ＲＯＭとで構成したことを特徴とする磁力計の磁界測
定値の補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286491A JPH04250379A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 磁力計の磁界測定値の補正方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286491A JPH04250379A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 磁力計の磁界測定値の補正方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04250379A true JPH04250379A (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=11817282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1286491A Pending JPH04250379A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 磁力計の磁界測定値の補正方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04250379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100681420B1 (ko) * | 2004-12-30 | 2007-02-09 | 이기봉 | 플럭스게이트형 지자기센서 구동회로 |
| US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
| CN116243227A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-09 | 北京航空航天大学 | 一种三轴正交线圈误差参数的标定方法 |
-
1991
- 1991-01-08 JP JP1286491A patent/JPH04250379A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
| US7755353B2 (en) | 2003-11-26 | 2010-07-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device |
| KR100681420B1 (ko) * | 2004-12-30 | 2007-02-09 | 이기봉 | 플럭스게이트형 지자기센서 구동회로 |
| CN116243227A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-09 | 北京航空航天大学 | 一种三轴正交线圈误差参数的标定方法 |
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