[发明专利]一种不依赖于地磁场场量的三轴磁强计全误差参数辨识与校正方法

摘要

本发明提供的是一种不依赖于地磁场场量的三轴磁强计全误差参数辨识与校正方法。利用地磁场的模量不变性，由不同姿态下的地磁场矢量测量数据对三轴磁强计的全误差参数进行辨识，以此构造误差校正器，利用构建的误差校正器校正三轴磁强计的全误差，获得校正后的被测磁场。解决现有技术在没有地磁场场量的情况下无法辨识三轴磁强计全误差参数，进而不能进行三轴磁强计全误差校正的问题；同时本发明不需要附加的地磁场测量设备，也无需附加的姿态测量设备提供准确的外部姿态信息。该发明一步辨识出全部的三轴磁强计误差，辨识精度高，不需要测量地磁场及姿态的辅助设备，简化了三轴磁强计的校正装置，降低了磁场测量系统的成本。

主权项

1.一种不依赖于地磁场场量的三轴磁强计全误差参数辨识与校正方法，其特征是：步骤1、将磁强计放置在无磁转台上，磁强计分别绕三个轴旋转获取不同姿态下的地磁场测量数据构成向量序列，所述数据个数为2N，将该向量序列任意分成数目相同的两组；步骤2、将步骤1中的两组向量序列代入目标函数f的表达式，得到待优化的目标函数，利用下面的最优化关系式进行误差参数辨识，获得x的估计值式中，R⁸表示8维实数域，下同；x_i、x_ui和x_li分别为x、x_u和x_l的第i个元素，向量x＝[q₁,q₂,q₃,q₄,q₅,b₁,b₂,b₃]，x_u＝[2,1,1,2,1,1,1,1]，x_l＝[0,‑1,‑1,0,‑1,‑1,‑1,‑1]，且式(2)中的角度θ，ψ用于描述传感器坐标系的三轴空间非正交关系；δk_x和δk_y分别表示磁强计x和y轴的灵敏度相对于z轴的偏差，称之为轴间灵敏度偏差；磁强计三个轴的灵敏度分别为k_x＝1‑δk_x、k_y＝1‑δk_y和1，b₁，b₂和b₃分别为磁强计x，y和z轴的零偏误差；利用二次规划算法求解式(1)；步骤3、由步骤2得到的计算q_m的最优估计值m＝1,2,…,5和b_n的最优估计值n＝1,2,3；步骤4、将步骤3得到的代入式(5)，计算三轴非正交误差角及轴间灵敏度偏差的估计值步骤3得到的就是三轴磁强计零偏误差的估计值，同时，按如下过程构建三轴磁强计全误差校正器，由步骤3得到的和分别按式(6)和式(7)计算矩阵Ω的估计值和三轴磁强计零偏误差的估计值步骤5、将步骤4得到的和代入三轴磁强计全误差校正公式得到经误差校正后的地磁场向量估计值B′为地磁场向量的测量值。