[發明專利]一種帶噪聲抑制的三軸磁傳感器定標方法

有效

• 申請號: 201410177497.4
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103954923B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 宋忠國;張金生;朱文奇;席曉莉
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

1.一種帶噪聲抑制的三軸磁傳感器定標方法，其特點在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：確定噪聲上限

假定其中噪聲上限u_n>0，引入目標函數式：

QU(σn2)=|λmin(YALS(σn2))|,]]>當σn2∈(0,un2),---(7)]]>

即使得獲得最小特征值λ_min所對應的，當趨于無窮時，趨于0，因此對u_n的約束是，當滿足很小時，所對應的u_n即確定為噪聲上限；

步驟2：對噪聲方差進行估計

估計噪聲方差如下式：

σ^n2=argmin0≤σn2≤un2|λmin(YALS(σn2))|,---(8)]]>

其為對噪聲的一致性估計，且其精確度由噪聲上限的約束條件控制；

步驟3：計算對應的最小特征向量

采用奇異值svd分解計算最小特征向量，并代入步驟2中估計噪聲方差；

步驟4：利用ALS方法求得橢球參數C_e和d，進而求得C；

步驟5：利用公式h_E＝C^-1h_M-d，修正三軸傳感器輸出數據，即成。

2.根據權利要求1所述的帶噪聲抑制的三軸磁傳感器定標方法，其特點在于，所述的步驟4中所述的ALS方法，具體是：

改進最小二乘法(ALS,Adjusted?Least?Square)得到噪聲抑制下的誤差參數估計方法，其間對噪聲的處理為一致性估計，該改進方法簡述如下：

對于測量數據l＝1,…,m，其中上標“-”表示真實磁場值，“～”表示測量數據中包含的噪聲，則橢球表面表示為：

S(C‾e,u‾,v‾)={x‾(l)∈R3:x‾(l)TC‾ex‾(l)+u‾Tx‾(l)+v‾=0},---(3)]]>

其中u‾=-2Ced,v‾=dTCed-H2,]]>于是，最優估計描述為：

QOLS(p)=minCe,u,vΣl=1m(x(l)TCex(l)+uTx(l)+v)2=minCe,u,vΣl=1m(x(l)⊗x(l))TxT1vec(Ce)uv2=minCe,u,vΣl=1m(y(l)Tp)2=||Yp||2=pTYTYp=pTYOLSp,---(4)]]>

其中，p＝[vec(C_e)?u^T?v]^T,算子vec(*)為將上三角矩陣表示為向量，定義參數：

y(l)=x(l)⊗x(l)x(l)1TY=y(1)···y(m)T]]>

于是，誤差參數的改進估計式表示如下：

E[QALS(p)]=Q‾OLS(p)=p‾TY‾OLSp‾,---(5)]]>

即有E[YALS(x‾+x~)]=YOLS(x‾).]]>

此時，假設噪聲服從均值為0，方差為的獨立同分布，即當l₁,l₂＝1,…,m且l₁≠l₂時，若已知，則得到如下的關系式：

YOLS(x‾)=(12πσn2)n/2∫-∞∞...∫-∞∞YALS(x‾+x~)Πi=1nexp(-x~i22σn2)dx~1...dx~n,---(6)]]>

通過解卷積得到估計Y_ALS，進而通過搜尋ALS對應的最小特征向量得到橢球參數C_e和d，進而對傳感器進行定標。