[發明專利]一種重力梯度儀運動誤差事后補償方法

有效

• 申請號: 202011163660.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112363247B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 喻名彪;涂良成;胡宸源;喻立;范繼
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00;G01V7/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種重力梯度儀運動誤差事后補償方法，包括下述步驟：(1)獲得重力梯度儀的輸出數據、比力數據、角速度數據和角加速度數據，并對數據進行預處理，將數據分成N個數據塊；(2)利用重力梯度儀運動誤差模型對N個數據塊進行運動誤差補償；(3)將補償后的N個數據塊合并，并進行解調或濾波獲得萬有引力梯度。本發明基于重力梯度儀運動誤差模型，利用勻速勘探的情況下，重力梯度儀運動狀態僅與運動誤差相關和萬有引力梯度響應無關的特性，構建損失函數，利用損失函數最小，估計運動誤差傳遞系數，進而計算出運動誤差，剔除重力梯度儀輸出數據中的運動誤差。本發明同時適用于調制類和非調制類重力梯度儀的運動誤差補償，且操作簡單、易實施。

技術領域

本發明屬于精密測量技術領域，更具體地，涉及一種重力梯度儀運動誤差事后補償方法。

背景技術

重力梯度儀通過差分萬有引力加速度或萬有引力力矩的方式，測量萬有引力梯度。受制造工藝的限制，重力梯度儀存在許多非理想因素，比如用于差分的萬有引力加速度傳感器組，其輸入輸出特性存在差異、安裝位置非對稱、敏感軸方向存在失準等，使得差分過程中，非引力加速度不能完全扣除，引起測量誤差。

重力梯度儀事后運動誤差補償，利用運動傳感器監測動基座勘探中的梯度儀的運動狀態，勘探結束后，根據運動狀態數據及重力梯度儀運動誤差模型，計算出運動誤差并進行補償。事后運動誤差補償，其補償精度由運動誤差模型精度及運動監測精度共同決定。當運動監測精度足夠高時，事后運動誤差補償方法可工作的動態環境，由重力梯度儀運動誤差模型的動態環境閾值決定。

目前文獻所述的事后運動誤差補償方法，專利2018116511768及論文10.1109/TIM.2020.3010194，使用的重力梯度儀運動誤差模型(18參數運動誤差模型)，沒有考慮線運動與角運動的耦合項及調制頻率3倍頻以上的項，忽略的誤差項，使得運動誤差模型精度隨動態環境的增大變差，限制了運動誤差模型的動態環境閾值，進而限制了事后運動誤差補償方法的環境適應性。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種重力梯度儀運動誤差事后補償方法，旨在解決現有技術中由于重力梯度儀運動誤差模型沒有考慮線運動與角運動的耦合項及調制頻率3倍頻以上的項，導致的重力梯度儀動態環境適應性差的問題。

本發明提供了一種重力梯度儀運動誤差事后補償方法，包括下述步驟：

(1)獲得重力梯度儀的輸出數據、比力數據、角速度數據和角加速度數據，對數據進行預處理后，將數據分成N個數據塊；

(2)利用重力梯度儀運動誤差模型對N個數據塊的運動誤差進行補償；

(3)將補償后的N個數據塊合并，并進行解調或濾波后獲得萬有引力梯度。其中，對于調制類重力梯度儀，進行解調獲取萬有引力梯度，對于非調制類重力梯度儀，進行濾波，獲得萬有引力梯度。

更進一步地，采用的重力梯度儀運動誤差模型，它的25參數模型為：

式中是25參數運動誤差模型t時刻的輸出，m_1×25(t)表示t時刻的運動矢量，C_25×1表示運動誤差傳遞系數矢量；m_1×25(t)是包含25個元素的行向量：m_1×25(t)＝[m₁(t) m₂(t) … m₂₅(t)]；m_1×25(t)的25個元素給出如下：