[发明专利]水下载体地磁三分量测量方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地磁场三分量的测量方法，是应用在水下地磁辅助惯性导航技术中从载体测量磁场中得到地磁场三分量的一种方法。

背景技术：

现有的惯性导航方法是水下载体导航定位的主要手段之一,它能够在全球范围内不依靠任何外界信息全天时、全天候进行连续的三维空间定位和定向，能够完全自主的提供多种载体参数，并不向外界辐射任何信息，确保自身信息的安全性。但其导航误差会随时间进行不断累计，需要提供准确信息和参数进行重新标定，现多采用GPS导航系统来对惯性导航的误差进行修正，以保证惯性导航系统长期定位精度。但由于卫星通讯的无线电波在水中快速衰减，导致水面下方的载体不能与卫星进行实时通讯，无法完成水下载体惯性导航系统误差的修正任务。针对以上问题，目前采用地磁匹配辅助惯性导航方法对水下载体进行组合导航，以地磁的长期稳定性来弥补惯性导航误差随时间累计的缺点，从而提高导航定位精度。想要在广阔的区域实现高效高精度的地磁场测量或地磁导航，必须要依赖于卫星、飞机、船舶以及水下航行器等载体。而构成载体的材料一般都是铁磁性物质，在外界地磁场的作用下不可避免的被磁化而产生磁矩，主要产生固定磁场和感应磁场。固定磁场是由载体上的永磁材料产生的一种恒定磁场，认为在短时间内不会发生变化。感应磁场由载体上的软铁材料产生，并随外界地磁场和载体姿态的变化而变化。被磁化的载体相当于新的磁源，产生的磁场对地磁场测量数据造成严重影响。除此之外，由于发动机、电气设备等其他机构还会向外辐射低频交流磁场。海底沉船，水雷或水面船只等也会产生部分均匀干扰磁场，都会对地磁传感器的测量造成影响。

载体上地磁传感器测量值表达式为：

B_M＝A·B_G+B_R+B_S+ΣB_A+ΣB_N    （1）

其中，B_M是磁矢量传感器三分量测量值；A是地理坐标系与载体测量坐标系之间的变换矩阵；B_G是地磁场三分量值；B_R是载体的感应磁场三分量值；B_S是载体的固定磁场三分量值；ΣB_A是各种低频交流磁场三分量值；ΣB_N是各种外界均匀干扰磁场三分量值。

各种磁场的特点分析：地磁场和外界均匀干扰磁场的梯度都很小，而水下载体的行进速度也相对缓慢，因此可以把二者在局部每个传感器处的测量值看做是相同的。感应磁场和地磁场之间存在一个系数矩阵的关系：