[发明专利]一种基于地球自转角速度的重力梯度仪标定方法

摘要

本发明公开一种基于地球自转角速度的重力梯度仪标定方法，利用重力梯度仪在不同姿态下，地球自转产生的离心梯度激励及环境物体产生的自梯度激励不同，标定重力梯度仪的标度系数及自梯度模型参数。标定时，使重力梯度仪经历不同的姿态角，并记录重力梯度仪及离心梯度检测单元在不同姿态下的输出，即可标定重力梯度仪的标度系数及自梯度模型参数。该标定方法，可由计算机自动运行，实现自标定，该方法仅依靠重力梯度仪本身，不需要依赖外部检测质量即可完成标定，该标定方法，操作简单易实施。

主权项

1.一种基于地球自转角速度的重力梯度仪标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)改变重力梯度仪的姿态，保持重力梯度仪静止，记录重力梯度仪的姿态及该姿态下重力梯度仪的输出及离心梯度检测单元的输出，重复M次上述操作，总共记录M组不同的姿态，及相应的重力梯度仪输出、离心梯度检测单元的输出，记录的第k个姿态表示为(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))，该姿态下重力梯度仪的inline通道及cross通道的输出分别为F_in(k)，F_cs(k)，该姿态下离心梯度检测单元的inline通道输出为cross通道输出为2)依次将M个姿态依次代入下式，计算M个姿态对应的M组姿态特征参数，重力梯度仪的每个姿态对应1组36个姿态特征参数，这36个姿态特征参数为a1，1，L，a1，18，b1，1，L，b1，18：式中c，c2分别表示cos()，cos2()，s，s2分别表示sin()，sin2()，θx，θy，θz为姿态角，第k个姿态(θx(k)，θy(k)，θz(k))，计算得到的第k组姿态特征参数为a1，1(k)，L，a1，18(k)，b1，1(k)，L，b1，18(k)；3)将M个姿态对应的M组姿态特征参数及该姿态下重力梯度仪的输出、离心梯度检测单元的输出代入下式，计算重力梯度仪标度系数及自梯度模型参数的标定值：上式中p₁，L，p₂₀是标定的20个自梯度模型参数，k_in，k_cs分别是标定的重力梯度仪的inline通道及cross通道的标度系数，[·]⁺表示最小二乘逆，a_1，1(1)，L，a_1，18(1)，b_1，1(1)，L，b_1，18(1)是第1个姿态(θ_x(1)，θ_y(1)，θ_z(1))计算得到的第1组姿态特征参数；a_1，1(k)，L，a_1，18(k)，b_1，1(k)，L，b_1，18(k)是第k个姿态(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))计算得到的第k组姿态特征参数；a_1，1(M)，L，a_1，18(M)，b_1，1(M)，L，b_1，18(M)是第M个姿态(θ_x(M)，θ_y(M)，θ_z(M))计算得到的第M组姿态特征参数；F_in(1)是第1个姿态(θ_x(1)，θ_y(1)，θ_z(1))对应的重力梯度仪的inline通道的输出，F_cs(1)是第1个姿态(θ_x(1)，θ_y(1)，θ_z(1))对应的重力梯度仪的cross通道的输出；F_in(k)是第k个姿态(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))对应的重力梯度仪的inline通道的输出，F_cs(k)是第k个姿态(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))对应的重力梯度仪的cross通道的输出；F_in(M)是第M个姿态(θ_x(M)，θ_y(M)，θ_z(M))对应的重力梯度仪的inline通道的输出，F_cs(M)是第M个姿态(θ_x(M)，θ_y(M)，θ_z(M))对应的重力梯度仪的cross通道的输出；是第1个姿态(θ_x(1)，θ_y(1)，θ_z(1))对应的离心梯度检测单元的inline通道的输出，是第1个姿态(θ_x(1)，θ_y(1)，θ_z(1))对应的离心梯度检测单元的cross通道的输出；是第k个姿态(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))对应的离心梯度检测单元的inline通道的输出，是第k个姿态(θ_x(k)，θ_y(k)，θ_z(k))对应的离心梯度检测单元的cross通道的输出；是第M个姿态(θ_x(M)，θ_y(M)，θ_z(M))对应的离心梯度检测单元的inline通道的输出，是第M个姿态(θ_x(M)，θ_y(M)，θ_z(M))对应的离心梯度检测单元的cross通道的输出。