[發(fā)明專利]基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810225711.3
• 申請日: 2008-11-07
• 公開（公告）號: CN101393023A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 富立;李娟;王玲玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01C17/38
• 分類號: G01C17/38
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對數(shù)字磁羅盤的標(biāo)定，更特別地說，是指一種在有磁環(huán)境(磁場干擾)下采用地磁模型對數(shù)字磁羅盤進(jìn)行的在線標(biāo)定方法。該標(biāo)定方法不受標(biāo)定環(huán)境限制，標(biāo)定步驟簡單。

背景技術(shù)

數(shù)字磁羅盤由于其在成本、性能、體積和精度等方面的優(yōu)勢，目前被廣泛的應(yīng)用在磁航向測量系統(tǒng)中，并且還應(yīng)用在與慣導(dǎo)系統(tǒng)相結(jié)合的組合導(dǎo)航中，修正慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算的航向誤差，進(jìn)一步提高導(dǎo)航系統(tǒng)的航向精度。

數(shù)字磁羅盤測量載體航向角的基準(zhǔn)是磁子午線(即地球磁經(jīng)線)。當(dāng)數(shù)字磁羅盤安裝在載體上時(shí)，由于載體周圍存在的鐵磁材料的影響，使得數(shù)字磁羅盤所在位置的磁場方向與地磁場的方向不一致，引起航向測量誤差，這種誤差的影響包括硬磁材料和軟磁材料的影響。硬磁材料相當(dāng)于永久磁鐵，它的磁場強(qiáng)度在某一固定環(huán)境中可以認(rèn)為是不變的，由于數(shù)字磁羅盤一般體積較小，可以認(rèn)為硬磁材料對磁羅盤的各個(gè)測量軸產(chǎn)生固定偏值的影響，該影響隨著與硬磁材料的距離的減小而增加。軟磁材料本身不產(chǎn)生磁場，當(dāng)被環(huán)境磁場磁化后產(chǎn)生干擾磁場對磁羅盤的測量產(chǎn)生影響，在磁羅盤各軸上產(chǎn)生的誤差分量不固定。

目前常用的磁羅盤標(biāo)定方法是將磁羅盤在無磁環(huán)境下進(jìn)行測量來標(biāo)定磁羅盤三個(gè)軸的磁偏置，并將消除磁偏置的測量值作為真實(shí)的測量值，對在有磁環(huán)境下的測量值進(jìn)行修正。這種方法可以有效的消除硬磁材料的影響，但標(biāo)定環(huán)境要求苛刻，一般實(shí)驗(yàn)環(huán)境難以滿足，因此標(biāo)定實(shí)驗(yàn)很難完成。同時(shí)，這種方法不能消除軟磁材料的影響，在實(shí)際使用中，往往通過數(shù)據(jù)處理方法來消除軟磁材料對磁場的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定方法，該在線標(biāo)定方法采用地磁模型計(jì)算出載體在八位置下的磁通量，對于待標(biāo)定磁羅盤在八位置下的磁通量須經(jīng)FIR濾波處理；采用磁航向計(jì)算方法分別得到載體磁航向角ψ_地、待標(biāo)定磁羅盤磁航向角ψ_{待標(biāo)定}，然后采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法消除磁航向角之間的差值Δψ獲得標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C₁和硬磁模型參數(shù)C₂，且H_地＝C₁·H_{待標(biāo)定}+C₂。本標(biāo)定方法能夠在存在有磁場干擾條件下對數(shù)字磁羅盤進(jìn)行標(biāo)定。

本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定方法，其數(shù)字磁羅盤標(biāo)定包括有下列處理單元：地磁模型的磁通量獲取單元11、待標(biāo)定磁羅盤磁通量獲取單元21、載體磁航向角獲取單元12、待標(biāo)定磁航向角獲取單元22、磁航向比較單元1和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元2。

本發(fā)明的基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)對數(shù)字磁羅盤的標(biāo)定不受標(biāo)定環(huán)境限制，可以直接在數(shù)字磁羅盤的使用環(huán)境中進(jìn)行標(biāo)定，也可以在數(shù)字磁羅盤出廠前進(jìn)行標(biāo)定。(2)對數(shù)字磁羅盤的標(biāo)定過程簡單，容易操作，計(jì)算速度快。(3)運(yùn)用八位置的磁通量作為修正數(shù)據(jù)源，可以隨時(shí)根據(jù)環(huán)境變化計(jì)算數(shù)字磁羅盤誤差補(bǔ)償模型中的補(bǔ)償參數(shù)，從而保證了修正精度。(4)采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法消除磁航向角誤差，能夠消除硬磁材料和軟磁材料對數(shù)字磁羅盤的測量值的影響。(5)該標(biāo)定方法可以在數(shù)字磁羅盤使用過程中實(shí)時(shí)在線進(jìn)行標(biāo)定，消除環(huán)境變化對數(shù)字磁羅盤計(jì)算磁航向的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明對數(shù)字磁羅盤進(jìn)行的標(biāo)定結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是空間八位置的坐標(biāo)示意圖。

圖3是經(jīng)本發(fā)明標(biāo)定后的數(shù)字磁羅盤的磁航向角測量誤差曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定方法，是為了解決難以滿足無磁環(huán)境標(biāo)定的要求而提出的。該在線標(biāo)定方法可以在實(shí)際使用環(huán)境對磁羅盤進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定，能夠消除硬磁材料和軟磁材料造成的磁環(huán)境干擾，修正后精度較高，可以滿足數(shù)字磁羅盤測量精度的要求，并且標(biāo)定過程操作簡單。

參見圖1所示，本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤在線標(biāo)定包括有下列處理單元，地磁模型的磁通量獲取單元11、待標(biāo)定磁羅盤磁通量獲取單元21、載體磁航向角獲取單元12、待標(biāo)定磁航向角獲取單元22、磁航向比較單元1和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元2；

基于地磁模型的磁通量獲取單元11根據(jù)載體所在位置(飛機(jī)所在空間飛行位置)的經(jīng)度a，緯度l和高度h采用地磁模型計(jì)算出空間八位置(如圖2所示)下載體的X軸、Y軸、Z軸磁通量，從而獲取載體磁通量H_地，即