[发明专利]一种考虑飞机非刚性以及极化电流因素的航空磁补偿方法

说明书

本发明公开了一种考虑飞机非刚性以及极化电流因素的航空磁补偿方法。本发明的方法包括：建立经典的磁补偿T‑L模型，建立飞机平台干扰磁场模型，建立三分量磁通门磁力仪误差模型的磁补偿模型，得到极化电流产生的干扰磁场，对地磁场进行补偿，建立光泵磁力仪方向误差，建立最终的飞机平台磁干扰模型，使用总体最小二乘方法求解出磁补偿系数向量，将求解出的磁补偿系数向量补偿系数，用于飞机平台的实时补偿；本发明将原先的18项T‑L模型扩展到50项甚至更多，解决三了轴磁通门磁力仪误差问题和飞机在非刚性情况下和极化电流产生的干扰磁场的数学模型问题；本发明大大地提高了航磁补偿的精度，减小了飞机平台本身产生的磁场对探测目标信号磁场的干扰。

技术领域

本发明涉及航空磁补偿技术，具体涉及一种考虑飞机非刚性以及极化电流因素的航空磁补偿方法。

背景技术

航空磁补偿技术是为了补偿掉飞机平台产生的干扰磁场，有利于目标信号的检测。经典的T-L模型由三部分组成：恒定磁场、感应磁场和涡流磁场，通过分析每种磁场产生的原因来建立数学模型，即托尔斯·劳森(T-L)方程。1961年，Leach在文章《Aeromagneticcompensation as a linear regression problem》里表示补偿系数的大小与飞机本身的结构和磁力仪的安放位置有关系，所以如果使用同一架飞机并且磁力仪放置位置不变化，补偿系数也不会发生变化。同时Leach在论文《Automatic aeromagnetic compensation》中写出了系数的求解方案，通过飞机在规定航向上做俯仰、偏航、侧滚机动性工作来得到测量数据，由此求解出补偿系数。2016年，韩琦团队在《An aeromagnetic compensationcoefficient-estimating method robust to geomagnetic gradient》一文中建立了地磁梯度模型，补偿掉了环境磁场的一部分干扰。另外，他们团队发表的文章《A modifiedTolley-Lawson model robust to the errors of the three-axis strapdownmagnetometer》中指出三轴磁通门由于存在零偏性、非正交性、测量噪声等误差会导致数据存在误差，并对磁通门进行了修正。此外，郭弘老师团队发表了关于多光系光泵磁力仪的方向误差校正的模型的专利；在胡凯的硕士论文里提到了关于单光系光泵方向误差的处理方法。目前仍然使用广泛的是T-L模型，但是T-L模型建立的条件是飞机是刚性结构，在飞行过程中不会发生形变，且三轴磁通门磁力仪是正交的，没有零飘，飞机飞行区域的环境磁场是固定的，而且没有考虑到环境电场产生的极化电流因素。但是实际上这些条件在真实环境中是发生变化的，因此建立一个更精确的飞机平台磁干扰补偿模型是有重要意义的。

发明内容

本发明提出了一种考虑飞机非刚性以及极化电流因素的航空磁补偿方法，用以解决三轴磁通门磁力仪误差问题和飞机在非刚性情况下和极化电流产生的干扰磁场的数学问题。

本发明的考虑飞机非刚性以及极化电流因素的航空磁补偿方法，包括以下步骤：

1)建立经典的磁补偿T-L模型：

以飞机平台建立坐标系，建立经典的磁补偿T-L模型，得到飞机平台产生的干扰磁场B_TL(t)：

其中，a_i为飞机永久干扰磁场的补偿系数，b_i，j为飞机感应干扰磁场的补偿系数，c_i，j为飞机涡流干扰磁场的补偿系数，u_i(t)和u_j(t)为飞机平台坐标系与地磁场的方向余弦u(t)的分量，i＝1，2，3，j＝1，2，3，在飞机平台坐标系下分别为x、y和z轴，把它们展开写为u₁(t)＝cos X，u₂(t)＝cos Y，u₃(t)＝cos Z，其中X、Y和Z分别为飞机平台坐标系x、y和z轴与地磁场的夹角，cos X、cos Y和cos Z表达式分别如下：