近年来,工业设备兴起小型化、集成化的浪潮。小型控制设备尤其是手持云台和无人航拍器得到了高速发展。这些小型控制设备的发展离不开位置传感器。常用的位置传感器包括多极型磁编码器、光电编码器、旋转变压器。各种小型控制设备对自身的体积和重量有着严格的要求,传统的位置传感器由于其复杂的检测结构很难做到轻量化和小型化,很难应用于这些设备中。单极型磁编码器由于其体积小,成本低,易集成的优点被广泛应用于小型航拍器以及手持云台等小型控制设备中。然而单极型磁编码器的输出精度对编码器安装过程中的机械误差非常敏感,这导致单极型磁编码器的精度普遍低于传统的位置传感器。因此,设计一种能对因机械误差带来的输入信号偏差进行补偿的解码算法对单极型磁编码器的发展有着重要的意义。为了提高单极型磁编码器输入信号的质量,本文提出了一种基于改进型限幅滤波加二次指数平滑的信号预处理算法。该算法在有效滤除信号中椒盐噪声,增加信号平滑度的基础上,还具有低延迟,计算量低的优点。为了解决单极型磁编码器输出精度低,输出精度对安装偏差敏感的缺点,本文对因单极型磁编码器安装偏差导致输入信号的四种偏离理想状态的方式:幅值不相等,直流偏置,相位不正交,信号中的高次谐波噪声,进行了深入的分析,推导出了每一种误差的数学模型,并通过MATLAB进行了仿真,绘制了误差在不同角位置的变化曲线。根据误差与输入信号偏差的关系,本文提出了两种误差修正方法,一是基于离散傅里叶变换对输入信号幅值和相位进行分析求解的公式法,二是利用输出误差在圆周的不同角位置存在极值的现象的相位变换法。为了检验算法精度,本文选用霍尔传感器作为磁场感应元件,16位输出精度的台达伺服电机作为参考,根据单极型磁编码器的结构原理搭建了算法精度验证平台。实验对比了传统的解码算法,反正切和标定查表法与加入误差修正后的算法在不同的安装偏差下输出精度的差距。并在此基础上,和国外成熟的商用产品AMS公司的AS5045单极型磁编码器解码芯片做了性能上的对比。实验结果表明,加入误差修正后的算法对安装偏差有较强的鲁棒性,相对于传统的解码算法,改进后的算法能将精度提高5～6倍,达到0.2°,优于AS5045单极型磁编码器解码芯片。