[發明專利]基于拉格朗日乘數法的地磁矢量測量系統誤差校正方法

有效

• 申請號: 201710067382.3
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN106990451B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張琦;萬成彪;潘孟春;陳棣湘;劉中艷;孫曉永;吳鳳賀
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 曹德斌

1.一種基于拉格朗日乘數法的地磁矢量測量系統誤差校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)選取校準區域，在區域中心位置設置一個無磁平臺，用質子磁力儀測量無磁平臺上方的地磁場總量，記作：T_e；

(S2)將地磁矢量測量系統封裝在一個無磁L面箱體中，L≥4且取整數，將箱體放置在無磁平面上；所述地磁矢量測量系統包括三軸磁傳感器和慣導系統；所述慣導系統由陀螺儀和加速度計組成；

(S3)翻轉無磁L面箱體，依次使箱體的每個面作為底面放置在無磁平臺上；當每個面作為底面時，使六面箱體繞無磁平臺的垂軸等角度差值旋轉R個姿態，R≥4，且取整數，記錄每個姿態時刻的三軸磁傳感器輸出值和慣導系統的輸出值；

(S4)根據步驟(S3)中所有姿態下的三軸磁傳感器和慣導系統輸出值，建立線性方程組，以步驟(S1)中地磁場總量作為約束條件，聯合求解，得到綜合誤差模型參數；進一步得到校準后的地理坐標系和磁傳感器坐標系下的地磁矢量值；具體步驟為：

(S41)建立線性方程組記為A^TAX＝λDX，求線性方程組A^TAX＝λDX的廣義特征值λ_i和特征向量a_i得到(λ_i,a_i),(i＝1,2，...，15)，其中矩陣A為三軸磁傳感器和三軸慣性元件輸出值構成的3N×15矩陣；N＝L×R是翻轉姿態數；

(S42)選取廣義特征值λ_i(i＝1,2，...，15)中對應于最小正特征值λ_k的那組特征向量a_k，令T表示轉置符號，則最優估計矢量為μ_ka_k；

(S43)根據最優估計矢量分別計算以下地磁矢量和綜合誤差模型參數：

其中表示地磁場矢量在地理坐標系下的投影矢量估計值，是綜合干擾系數，是綜合偏置磁場；表示矩陣的逆矩陣；

(S44)根據所述綜合誤差模型參數，根據下式計算：

對地磁矢量測量系統測得的磁場值進行實時校準，得到校準后的地理坐標系下的地磁矢量值和磁傳感器坐標系下的地磁矢量值其中T_in是慣導坐標系至地理坐標系的歐拉旋轉矩陣，由慣導系統輸出數據構成，B_t1為三軸磁傳感器的測量值，表示矩陣T_in的逆矩陣。

2.如權利要求1所述的一種基于拉格朗日乘數法的地磁矢量測量系統誤差校正方法，其特征在于，所述步驟(S1)中校準區域的地磁場是均勻穩定的，且磁場梯度小于5nT/m。

3.如權利要求1所述的一種基于拉格朗日乘數法的地磁矢量測量系統誤差校正方法，其特征在于：所述姿態數取值R＝6或8。

4.如權利要求1所述的一種基于拉格朗日乘數法的地磁矢量測量系統誤差校正方法，其特征在于：所述L取值為6。