[发明专利]一种地磁全要素传感器姿态误差校正方法

权利要求书

1.一种地磁全要素传感器姿态误差校正方法，所述地磁全要素传感器包括总场传感器和环绕所述总场传感器的均匀磁场发生器，所述均匀磁场发生器包括正交的第一线圈C1和第二线圈C2，所述第一线圈C1和所述总场传感器放置于磁子午面，其特征在于，包括：

S1使用姿态传感器测量出所述地磁全要素传感器的姿态偏转角α，并使用所述总场传感器测量测量点的地磁场F；

S2依次向所述第一线圈C1中分别通入大小相等、方向相反的电流，使用所述总场传感器分别测量偏转磁场F_I+和F_I-；

S3依次向所述第二线圈C2中分别通入大小相等、方向相反的电流，使用所述总场传感器分别测量偏转磁场F_D+和F_D-；

S4根据姿态偏转角α、地磁场F、偏转磁场F_I+和F_I-计算出磁倾角的变化量校正值ΔI′，根据姿态偏转角α、地磁场F、偏转磁场F_D+和F_D-计算出磁偏角的变化量校正值ΔD′，计算方法具体如下：

所述地磁全要素传感器的姿态变化包括俯仰变化、水平变化和翻转变化，在所述地磁全要素传感器姿态俯仰变化时，所述姿态偏转角α为俯仰偏转角，即所述总场传感器与所述磁子午面夹角，磁倾角的变化量校正值ΔI′的具体计算方法为：

向所述第一线圈C1中分别通入大小相等、方向相反的电流，分别产生方向相反大小相同的偏置磁场，偏置磁场大小为A′_I，与地磁场F叠加，形成偏转磁场F_I+和F_I-，由余弦定理可得

其中，α₂为姿态变化后的偏置磁场与此时地磁场的夹角，由(1)式和(2)式相加求出

以及求出

设通过泰勒展开可以得到

由几何关系可得

由(5)式和(6)式求出

磁倾角变化量是一个微小值，由几何关系得到α₂≈α₁+α₀ (8)

其中α₁为姿态变化前若对所述第一线圈C1通入电流产生的偏置磁场与此时地磁场夹角，

则由(4)式和(7)可得ΔI′＝-cos(α₂)-α (9)

ΔI′＝-cos(α₁+α₀)-α (10)

直接补偿掉α，可以得到ΔI′＝-cos(α₁+α₀) (11)

α₁≈90°，根据三角函数关系可得ΔI′＝sin(α₀)； (12)

根据姿态偏转角α、地磁场F、偏转磁场F_D+和F_D-计算出磁偏角的变化量校正值ΔD′计算方法与磁倾角的变化量校正值ΔI′的计算方法相同，计算出

在所述地磁全要素传感器姿态水平变化时，所述姿态偏转角α为水平偏转角，即所述总场传感器与磁子午面夹角，所述步骤S4中根据姿态偏转角α、地磁场F、偏转磁场F_D+和F_D-计算出磁偏角的变化量校正值ΔD′的具体计算方法为：

向所述第二线圈C2中分别通入大小相等、方向相反的电流，分别产生方向相反大小相同的偏置磁场，偏置磁场大小为A′_D，与地磁场F叠加，形成偏转磁场F_D+和F_D-，由余弦定理可得：

其中，α₂为姿态变化后的偏置磁场与此时地磁场的夹角，由(13)式和(14)式相加求出

计算出

对(16)式化简并补偿后得到

其中

根据姿态偏转角α、地磁场F、偏转磁场F_I+和F_I-计算磁倾角的变化量校正值ΔI′的计算方法与磁偏角的变化量校正值ΔD′计算的计算方法相同，

在所述地磁全要素传感器姿态翻转变化时，磁倾角的变化量校正值ΔI′的计算方法和磁偏角的变化量校正值ΔD′的计算方法均与所述地磁全要素传感器姿态俯仰和水平产生变化时相同，计算出

S5计算磁倾角校正值I和磁偏角校正值D，校正公式为I＝I₀+ΔI′，D＝D₀+ΔD′，I₀为测量点的参考磁倾角，D₀为测量点的参考磁偏角。

2.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器姿态误差校正方法，其特征在于：还包括，S6根据磁倾角校正值I和磁偏角校正值D计算出测量点的地磁全要素。