[发明专利]一种磁场测量装置姿态摆动干扰去除方法

摘要

本发明公开了一种磁场测量装置姿态摆动干扰去除方法，包括以下步骤：设定磁场测量装置的参考坐标系和全局坐标系，并测量参考坐标系与全局坐标系之间的夹角即姿态角度；根据以下公式计算在全局坐标系中的磁矢量r₁：r₁＝[R]^‑1r₂，r₂表示在参考坐标系中的磁矢量，[R]^‑1是[R]的逆矩阵，[R]是旋转矩阵。本发明通过将含姿态摆动干扰的参考坐标系中的磁矢量转换为无姿态摆动干扰的全局坐标系中的磁矢量，从而从本质上去除了磁场测量装置姿态摆动引起的干扰。

主权项

1.一种磁场测量装置姿态摆动干扰去除方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）对于二维磁矢量r，包括以下步骤：（1.1）设磁场测量装置的参考坐标系是OX'Y'，全局坐标系是OXY，参考坐标系OX'Y'与全局坐标系OXY之间的夹角即姿态角度为θ，r₁表示磁场测量装置测得的在全局坐标系OXY中的磁矢量，r₁=（x₁，y₁），r₂表示磁场测量装置测得的在参考坐标系OX'Y'中的磁矢量，r₂=（x₂，y₂）；（1.2）根据以下公式计算r₁：其中，是的逆矩阵，是旋转矩阵且；r₂可以直接通过磁场测量装置测量获得，r₁与磁场测量装置的姿态摆动无关，所以消除了磁场测量装置姿态的摆动对二维磁矢量的干扰；（2）对于三维磁矢量r’，包括以下步骤：（2.1）设x、y、z轴分别为磁场测量装置的参考坐标系的三个参考轴，X、Y、Z轴分别为全局坐标系的三个参考轴，xy平面与 XY平面的相交线为交点线，用英文字母Ｎ代表，α表示x轴与交点线N的夹角即第一姿态夹角，β表示z轴与Z轴的夹角即第二姿态夹角，γ表示交点线N与X轴的夹角即第三姿态夹角，r’₁表示磁场测量装置测得的在全局坐标系中的磁矢量，r’₁=（x₁，y₁，z₁），r’₂表示磁场测量装置测得的在参考坐标系中的磁矢量，r’₂=（x₂，y₂，z₂）；（2.2）根据以下公式计算r’₁：其中，是的逆矩阵，是旋转矩阵且；r’₂可以直接通过磁场测量装置测量获得，r’₁与磁场测量装置的姿态摆动无关，所以消除了磁场测量装置姿态的摆动对二维磁矢量的干扰；所述步骤（1.1）和步骤（2.1）中，先通过高精度陀螺仪测量磁场测量装置摆动的角速度，再由角速度计算磁场测量装置的姿态角度；在去除摆动干扰信号时，将每个测量点进行坐标变换，得到每个测量点的姿态角度值；如果磁场测量装置测得的磁场信号是随距离变化的，即横轴是距离，姿态角度需要在时间上求解常微分方程组，得到的角度横轴是时间，因此将测量点的数据与姿态角度匹配；磁场测量装置在记录磁场数据的同时，记录当前时刻，在进行去姿态摆动干扰去除时，根据测量点当时的时刻，采用插值方法，读取相同时间下的姿态角度；在磁层析检测等工况下，找出磁场信号中的异常信号，将所有磁场信号转换到参考点的坐标系，即可去除姿态摆动带来的干扰信号；在0~20m内可采用相对0m位置时的姿态角度，在10~30m内可采用相对10m位置时的姿态角度，以此类推。