[發明專利]一種基于吉洪諾夫正則化的飛機干擾磁場補償方法

在審

• 申請號: 201810233801.0
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108520112A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 付夢印;李杰;劉彤;王美玲;吳泰霖;王凱
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01V3/165;G01V3/38
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

1.一種飛機干擾磁場補償方法，其特征在于，包括：

步驟1、建立飛機干擾磁場模型：

K·x＝ΔH

其中，表示系數求解矩陣；α,β,γ分別表示地磁矢量H_e與飛機坐標系的三個軸的夾角；()′表示求導數；

x＝[T,L,V,TT-LL,LT+TL,VT+TV,VL+LV,VV-LL,tt-ll,lt,vt,tl,tv,lv,vv-ll,vl]^T，表示待求解的飛機干擾磁場模型的16項參數，T，L，V為待求解的恒定場系數3項，是恒定磁場分別投影到飛機坐標系的三個軸上的大小；TT-LL，LT+TL,VT+TV,VL+LV，VV-LL為待求解的感應場系數5項，其中TT-LL表示在外加磁場T方向的分量作用下產生的T方向的磁場與外加磁場L方向的分量作用下產生的L方向的磁場之差，LT+TL表示在外加磁場L方向的分量作用下產生的T方向的磁場與外加磁場T方向的分量作用下產生的L方向的磁場之和，VT+TV表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的T方向的磁場與外加磁場T方向的分量作用下產生的V方向的磁場之和,VL+LV表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的L方向的磁場與外加磁場L方向的分量作用下產生的V方向的磁場之和,VV-LL表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的V方向的磁場與外加磁場L方向的分量作用下產生的L方向的磁場之差；tt-ll,lt,vt,tl,tv,lv,vv-ll,vl為待求解的渦流場系數8項，其中tt-ll表示在外加磁場T方向的分量作用下產生的T方向的磁場與外加磁場L方向的分量作用下產生的L方向的磁場之差，lt表示在外加磁場L方向的分量作用下產生的T方向的磁場，vt表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的T方向的磁場，tl表示在外加磁場T方向的分量作用下產生的L方向的磁場，tv表示在外加磁場T方向的分量作用下產生的V方向的磁場，lv表示在外加磁場L方向的分量作用下產生的V方向的磁場，vv-ll表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的V方向的磁場與外加磁場L方向的分量作用下產生的L方向的磁場之差,vl表示在外加磁場V方向的分量作用下產生的L方向的磁場；

ΔH表示實測的至少16個飛機干擾磁場值組成的干擾磁場矩陣；

步驟2、對系數求解矩陣K進行奇異值分解：

K＝UΣV^T

其中，U＝(u₁,...,u₃₂)和V＝(v₁,...,v₁₆)分別為包含矩陣K奇異值的左奇異向量和右奇異向量的矩陣；用{σ_i}表示矩陣K的奇異值,i＝1,2,...,16，并按由大到小的順序進行排列，使得：

σ₁≥σ₂≥...≥σ₁₆≥0

步驟3、獲得步驟1中飛機干擾磁場模的Tikhonov正則化解：

其中，f_i為Tikhonov正則化的濾波因子，該濾波因子的表達式為：

式中λ是最優正則化參數；

步驟4、在飛機實際飛行中，根據當前的α,β,γ和地磁矢量H_e，得到系數求解矩陣K；再根據步驟3估計得到的模型參數x，利用飛機干擾磁場模型，計算實際飛行時的飛機干擾磁場，從飛機的總磁場H_a中減去該飛機干擾磁場，完成飛機干擾磁場的補償。

2.如權利要求1所述的一種飛機干擾磁場補償方法，其特征在于，所述最優正則化參數λ的獲取方法為：首先對正則化參數的選擇范圍進行限幅使得0＜λ≤1，再利用L-curve法在其限幅范圍內選擇出最優正則化參數。

3.如權利要求1所述的一種飛機干擾磁場補償方法，其特征在于，所述實測的干擾磁場值的獲取方法為：

選擇一塊校準飛行區域，測得的地面磁場值記為H_e；

在飛機校準飛行中，測得總磁場值記為H_a；

將總磁場H_a與地面磁場值H_e進行差分，得到飛機干擾磁場ΔH。

4.如權利要求3所述的一種飛機干擾磁場補償方法，其特征在于，利用磁力儀測得所述總磁場H_a。

5.如權利要求1所述的一種飛機干擾磁場補償方法，其特征在于，利用慣導系統測量飛機的姿態及高程，由此獲得地磁矢量H_e與飛機坐標系的三個軸的夾角α,β,γ。