[發明專利]基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法

有效

• 申請號: 201911127010.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110736484B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 魏晨晨;韓勇強;徐建華;王新健;梁俊宇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

1.一種基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，包括：

將磁傳感器安裝在彈體之內，所述磁傳感器的安裝點位于所述彈體的質心，以使所述磁傳感器的三個軸分別與陀螺儀坐標系的三個坐標軸、彈體坐標系的三個坐標軸平行而且方向一致；

使用陀螺儀測量載體的姿態角；

根據所述陀螺儀初始狀態的姿態角，以及所述陀螺儀測量的姿態角，計算載體坐標系，當地磁場強度為，陀螺儀測量的磁場強度；

獲得磁傳感器測量的磁場強度為：

（6）

其中，為固定磁場在磁傳感器測量坐標系下的磁場強度，為磁化感應磁場在磁傳感器測量坐標系下的磁場強度，為渦流磁場在磁傳感器測量坐標系下的磁場強度，，K為磁傳感器測量坐標系下的磁化系數矩陣，E為磁傳感器測量坐標系下的滿流系數矩陣，為3x1矩陣向量，K為3x3的矩陣，E為3x3的矩陣；

設置判定函數，所述判定函數與陀螺儀精度、磁傳感器精度、陀螺儀的測量誤差、磁傳感器的測量誤差相關；

當時，使用所述陀螺儀測算的H^b對背景磁場進行標定；

當時，使用所述磁傳感器測算的H^M對背景磁場進行標定；

目標地磁場在彈體坐標系的三分量為：

（8）；

所述計算載體坐標系H^b的步驟包括：

將地磁場在所述彈體坐標系的三分量表示為：

（1）

其中，D為當地的地磁偏角，B_H為彈體所在空間地磁場的水平分量，B_Z為彈體所在空間地磁場的垂向分量，；

將地磁場從導航坐標系轉到所述彈體坐標系，計算公式如下：

（2）

根據公式（2）獲得公式（3），計算公式如下：

（3）

計算載體坐標系H^b。

2.根據權利要求1所述的基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，所述獲得磁傳感器測量的磁場強度的步驟之前包括：

在沒有背景磁場的干擾之下，所述磁傳感器的測值量為當地磁場強度H^e，滿足如下公式：

（4）

將地磁場的三分量代入公式（4）獲得公式（5），計算公式如下：

（5）。

3.根據權利要求1所述的基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，將公式（6）擴展成矩陣形式，計算公式如下：

（7）。

4.根據權利要求1所述的基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，還包括：

對彈體的固定磁場和磁化感應磁場進行標定，計算公式如下：

（10）

對彈體的渦流磁場進行標定，計算公式如下：

（11）。

5.根據權利要求4所述的基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，還包括：

渦流磁場的大小隨著磁場在磁傳感器坐標系的三分量的變化率進行變化，計算公式如下：

（12）

對公式（12）的等號兩邊同時求導，獲得地磁場在所述彈體坐標系的三分量的變化率，計算公式如下：

（13）

使用渦流磁場模型對渦流磁場進行標定，計算公式如下：

（14）。

6.根據權利要求4所述的基于陀螺儀及磁傳感器融合的背景磁場標定方法，其特征在于，還包括：

將航向角作為前一時刻（k-1）在前期標定時所述陀螺儀測算的航向角，計算公式為：；

獲得俯仰角和橫滾角，計算公式如下：

（15）

獲得當前時刻（k）的俯仰角，計算公式如下：

（16）

獲得當前時刻（k）的橫滾角，計算公式如下：

（17）。