[发明专利]一种航磁干扰补偿系数的自适应调整方法

摘要

一种航磁干扰补偿系数的自适应调整方法，涉及航磁干扰补偿技术领域，具体涉及一种航磁干扰补偿系数的调整方法。为了解决现有的航磁干扰补偿技术中航磁干扰补偿系数求解矩阵存在病态性导致的航磁干扰补偿系数不准确的问题。本发明将飞机产生的磁干扰表示为H_I；对T-L模型进行延展，将地磁场H_E与磁干扰H_I进行融合；设定初始值θ₀，P₀，并根据公式θ_m＝θ_m-1+K_m(y_m-δ_mθ_m-1)计算出第一次采样数据最终的补偿系数向量θ₁；直至N次采样数据均处理完毕得到最终的补偿系数向量θ_N；令补偿系数向量的估计值以补偿系数向量的估计值作为航磁干扰补偿系数的自适应调整结果。本发明适用于磁干扰补偿系数的调整。

主权项

一种航磁干扰补偿系数的自适应调整方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、获得磁干扰H_I与矩阵Δ：在补偿飞行过程中，总场磁力仪测得的总场磁场数据为H_T，是N×1列向量；地磁场为H_E，是N×1列向量；飞机产生的磁干扰为H_I，是N×1列向量；三者之间的关系是：H_T＝H_E+H_I   (1)T‑L模型将某一时刻飞机产生的磁干扰H_I表示为：$H_I=\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}{p}_i{u}_i+\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{a}_{ij}{u}_i{u}_j+\underset{i=1}{\overset{3}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{3}{\Σ}}{b}_{ij}{\stackrel{\·}{u}}_i{u}_j---\left(2\right)$其中，p_i、a_ij、b_ij为需要估计出的航磁干扰补偿系数；u_i为由地磁场与飞机轴向所成夹角的方向余弦，为u_i的导数；i＝1,2,3，j＝1,2,3；根据几何对称性，公式(2)可以转化为更为紧凑的形式：$\begin{array}{c}{H}_I=p_1{u}_1+p_2{u}_2+p_3{u}_3+a_{11}{u}_1^2+a_{12}{u}_1{u}_2+a_{13}{u}_1{u}_3+a_{22}{u}_2^2+a_{23}{u}_2{u}_3\\ +b_{11}{\stackrel{\·}{u}}_1{u}_1+b_{12}{\stackrel{\·}{u}}_1{u}_2+b_{13}{\stackrel{\·}{u}}_1{u}_3+b_{21}{\stackrel{\·}{u}}_2{u}_1+b_{22}{\stackrel{\·}{u}}_2{u}_2+b_{23}{\stackrel{\·}{u}}_2{u}_3+b_{31}{\stackrel{\·}{u}}_3{u}_1+b_{32}{\stackrel{\·}{u}}_3{u}_3\\ =\mathrm{\δ}\mathrm{\θ}\end{array}---\left(4\right)$其中，θ为补偿系数向量，是由需要估计出的航磁干扰补偿系数构成的列向量；δ是由u_i、u_iu_j和构成的行向量；利用N次采样数据，根据公式(4)，构造如下线性方程组：H_I＝Δθ   (5)其中，磁干扰H_I是由所有N个采样时刻飞机产生的磁干扰H_I构成的N×1列向量；为N×16维的矩阵；步骤二、对T‑L模型进行延展，将公式(1)中的地磁场H_E与磁干扰H_I进行融合而不影响干扰场的表达形式，故总场磁场数据H_T表示为：H_T＝Δ′θ   (6)其中，Δ′为将H_E与H_I融合后的H_T表示成与θ相乘对应的矩阵，即融合后的矩阵为Δ′；步骤三、初始化补偿系数向量与协方差矩阵：设定初始值为：θ₀＝Δ^‑1H_T，P₀＝10⁵*E   (7)Δ的逆是指伪逆，E为16×16维的单位对角阵；步骤四、假设第m次测量得到的标量总场为y_m，由u_i、u_iu_j和构成的行向量为δ_m，由前m‑1次测量递推所得的补偿系数向量为θ_m‑1，根据公式(8)更新θ：θ_m＝θ_m‑1+K_m(y_m‑δ_mθ_m‑1)   (8)其中，K_m为增益矩阵，用于修正每次递推得到的θ_m；在N次采样数据中的第一次采样数据中，利用设定的初始值，根据公式(8)计算出第一次采样数据最终的补偿系数向量θ₁；步骤五、获得航磁干扰的补偿系数向量θ_N：将第一次采样数据最终的补偿系数向量θ₁作为第二次采样数据的初始值，根据步骤四计算出第二次采样数据最终的补偿系数向量θ₂；依次将前一次采样数据最终的补偿系数向量作为后一次采样数据的初始值，根据步骤四计算出补偿系数向量；直至N次采样数据均处理完毕得到最终的补偿系数向量θ_N；最终获得的补偿系数向量θ_N即是补偿系数向量的估计值，即：$\widehat{\mathrm{\θ}}={\mathrm{\θ}}_N---\left(11\right)$其中，表示补偿系数向量θ的估计量；以补偿系数向量的估计值作为航磁干扰补偿系数的自适应调整结果。