一种三轴磁强计的一体化误差校正方法技术

本发明专利技术公开了一种三轴磁强计的一体化误差校正方法，包括如下步骤：S1，建立三轴磁强计的误差校正模型；S2，在均匀磁场环境中，将三轴磁强计固定在无磁旋转平台上，并分别使三轴磁强计的x轴、y轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的x轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的y轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，在三种情况下，均使无磁旋转平台等间隔旋转，并获取三轴磁强计的测量数据；S3，利用步骤S2中三种情况下测得的测量数据，求解步骤S1中建立的误差校正模型的各个参数；S4，利用求解后的误差校正模型，对三轴磁强计的测量值进行误差校正。强计的测量值进行误差校正。强计的测量值进行误差校正。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴磁强计的一体化误差校正方法


[0001]本专利技术涉及磁探测领域，尤其是涉及一种三轴磁强计的一体化误差校正方法。

技术介绍

[0002]三轴磁强计是测量空间中的微弱磁场必不可少的器件，理想中三轴磁磁强计与标定三轴完全对准，但由于制作工艺的影响，磁强计的三轴并非严格对准，此外受到零点漂移和长期磁偏移等因素的影响，使得其测量的磁场数据并非理想值，需要对其进行误差校正。而当前针对磁强计的非对准校正主要是对其三轴进行非正交校正，而校正后的正交三轴与标定的三轴并一定是对准的。
[0003]在当前的三轴非正交误差的校正模型中，校正后的正交三轴与三轴磁强计的标定的三轴并非一致，只对磁强计进行三轴非正交校正是不够的，还存在非对准误差，校正后的正交三轴是以磁强计某一实际轴建立正交三轴坐标系，且是以总磁场强度为校正标准进行校正。现有的，磁校正模型只适合磁总场测量和对定位要求低的矢量磁场应用中，针对磁强计上标定的三轴与实际三轴对准的校正研究几乎没有，在定位要求高的应用中，对标定三轴和实际三轴进行校正十分有必要。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种三轴磁强计的一体化误差校正方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种三轴磁强计的一体化误差校正方法，包括如下步骤：
[0007]S1，建立三轴磁强计的误差校正模型，误差校正模型中包含零偏误差、三轴灵敏度误差、三轴非正交误差及非对准误差造成的影响；/>[0008]S2，在均匀磁场环境中，将三轴磁强计固定在无磁旋转平台上，并分别使三轴磁强计的x轴、y轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的x轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的y轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，在三种情况下，均使无磁旋转平台等间隔旋转，并获取三轴磁强计的测量数据；
[0009]S3，利用步骤S2中三种情况下测得的测量数据，求解步骤S1中建立的误差校正模型的各个参数；
[0010]S4，利用求解后的误差校正模型，对三轴磁强计的测量值进行误差校正。
[0011]在一些实施例中，步骤S1中，建立三轴磁强计的误差校正模型的具体步骤如下：
[0012]设x、y、z分别表示三轴磁强计的理想标定轴，x、y、z三轴相互正交，x
m
、y
m
、z
m
分别表示三轴磁强计的实际三轴，设x
m
轴与x轴的夹角为α1，x
m
轴与y轴的夹角为x
m
轴在yz平面的投影与y轴的夹角为β1；y
m
轴与y轴的夹角为α2，y
m
轴与z轴的夹角为y
m
轴在xz平面的投影与z轴的夹角为β2；z
m
轴与z轴的夹角为α3，z
m
轴与x轴的夹角为z
m
轴在xy平面的投影与x轴的夹角为β3；
[0013]则将三轴磁强计的实际输出值由三轴输出理论值表示为：
[0014][0015]其中，k
x
、k
y
、k
z
分别为三轴灵敏度系数，B
x0
、B
y0
、B
z0
分别为三轴零点偏移误差，B
x
、B
y
、B
z
分别为三轴磁强计的标定三轴输出理论值，B
xm
、B
ym
、B
zm
分别为三轴磁强计的实际输出值；
[0016]对式(1)进行变换，则三轴磁强计的三轴输出理论值表示为：
[0017][0018]式(1)、式(2)即为三轴磁强计的误差校正模型。
[0019]在一些实施例中，步骤S2中，具体包括如下步骤：
[0020]设在均匀磁场环境中，均匀磁场强度为B，地磁倾角为I，则均匀磁场强度在旋转平面和垂直方向的磁场强度能够表示为：
[0021][0022]式中，B
rot
为均匀磁场强度为B在旋转平面的磁场分量，B
w
为均匀磁场强度为B在旋转平面垂直方向的磁场分量；
[0023]无磁旋转平台旋转时，设θ为旋转角度，θ
x
为B
rot
与y轴的的初始角度；
[0024]三轴磁强计的标定x轴、y轴平行于无磁旋转平台的旋转平面时，等间隔旋转平台，测得的理论值为：
[0025][0026]将式(4)代入式(1)，则此时三轴磁强计的实际输出值B
xm1
、B
ym1
、B
zm1
能够表示为：
[0027]B
xm1
＝k
x
cosα1B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
x
sinα1cosβ1B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
x
sinα1sinβ1B
w
+B
x0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0028]B
ym1
＝k
y
sinα2sinβ2B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
y
cosα2B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
y
sinα2cosβ2B
w
+B
y0
[0029]B
zm1
＝k
z
sinα3cosβ3B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
z
sinα3sinβ3B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
z
cosα3B
w
+B
z0
[0030]式(5)能够化简为：
[0031]B
xm1
＝A1sin((θ+θ
x
)+η1)+k
x
sinα1sinβ1B
w
+B
x0
＝A1sin(θ+b1)+C1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0032]B
ym1
＝A2sin((θ+θ
x
)+η2)+k
y
sinα2cosβ2B
w
+B
y0
＝A2sin(θ+b2)+C2[0033]B
zm1
＝k
z
sinα3B
rot
sin(θ+θ
x
+β3)+k
z
cosα3B
w
+B
z0
＝A3sin(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三轴磁强计的一体化误差校正方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立三轴磁强计的误差校正模型，误差校正模型中包含零偏误差、三轴灵敏度误差、三轴非正交误差及非对准误差造成的影响；S2，在均匀磁场环境中，将三轴磁强计固定在无磁旋转平台上，并分别使三轴磁强计的x轴、y轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的x轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，三轴磁强计的y轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面，在三种情况下，均使无磁旋转平台等间隔旋转，并获取三轴磁强计的测量数据；S3，利用步骤S2中三种情况下测得的测量数据，求解步骤S1中建立的误差校正模型的各个参数；S4，利用求解后的误差校正模型，对三轴磁强计的测量值进行误差校正。2.根据权利要求1所述的三轴磁强计的一体化误差校正方法，其特征在于，步骤S1中，建立三轴磁强计的误差校正模型的具体步骤如下：设x、y、z分别表示三轴磁强计的理想标定轴，x、y、z三轴相互正交，x
m
、y
m
、z
m
分别表示三轴磁强计的实际三轴，设x
m
轴与x轴的夹角为α1，x
m
轴与y轴的夹角为x
m
轴在yz平面的投影与y轴的夹角为β1；y
m
轴与y轴的夹角为α2，y
m
轴与z轴的夹角为y
m
轴在xz平面的投影与z轴的夹角为β2；z
m
轴与z轴的夹角为α3，z
m
轴与x轴的夹角为z
m
轴在xy平面的投影与x轴的夹角为β3；则将三轴磁强计的实际输出值由三轴输出理论值表示为：其中，k
x
、k
y
、k
z
分别为三轴灵敏度系数，B
x0
、B
y0
、B
z0
分别为三轴零点偏移误差，B
x
、B
y
、B
z
分别为三轴磁强计的标定三轴输出理论值，B
xm
、B
ym
、B
zm
分别为三轴磁强计的实际输出值；对式(1)进行变换，则三轴磁强计的三轴输出理论值表示为：式(1)、式(2)即为三轴磁强计的误差校正模型。3.根据权利要求2所述的三轴磁强计的一体化误差校正方法，其特征在于，步骤S2中，具体包括如下步骤：设在均匀磁场环境中，均匀磁场强度为B，地磁倾角为I，则均匀磁场强度在旋转平面和垂直方向的磁场强度能够表示为：式中，B
rot
为均匀磁场强度为B在旋转平面的磁场分量，B
w
为均匀磁场强度为B在旋转平面垂直方向的磁场分量；无磁旋转平台旋转时，设θ为旋转角度，θ
x
为B
rot
与y轴的的初始角度；三轴磁强计的标定x轴、y轴平行于无磁旋转平台的旋转平面时，等间隔旋转平台，测得
的理论值为：将式(4)代入式(1)，则此时三轴磁强计的实际输出值B
xm1
、B
ym1
、B
zm1
能够表示为：B
xm1
＝k
x
cosα1B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
x
sinα1cosβ1B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
x
sinα1sinβ1B
w
+B
x0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)B
ym1
＝k
y
sinα2sinβ2B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
y
cosα2B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
y
sinα2cosβ2B
w
+B
y0
B
zm1
＝k
z
sinα3cosβ3B
rot
sin(θ+θ
x
)+k
z
sinα3sinβ3B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
z
cosα3B
w
+B
z0
式(5)能够化简为：B
xm1
＝A1sin((θ+θ
x
)+η1)+k
x
sinα1sinβ1B
w
+B
x0
＝A1sin(θ+b1)+C1ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)B
ym1
＝A2sin((θ+θ
x
)+η2)+k
y
sinα2cosβ2B
w
+B
y0
＝A2sin(θ+b2)+C2B
zm1
＝k
z
sinα3B
rot
sin(θ+θ
x
+β3)+k
z
cosα3B
w
+B
z0
＝A3sin(θ+b3)+C3式(6)中，η1、η2为常数，变量A1、A2、A3、b1、b2、b3、C1、C2、C3为拟合函数的特征参数，由实际输出值拟合得到；将磁强计翻转，使得三轴磁强计的标定x轴、z轴平行于无磁旋转平台的旋转平面时，等间隔旋转平台，测得的理论值为：将式(7)代入式(1)，则此时三轴磁强计的实际输出值B
xm2
、B
ym2
、B
zm2
能够表示为：B
xm2
＝k
x
cosα1B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
x
sinα1cosβ1B
w
+k
x
sinα1sinβ1B
rot
sin(θ+θ
x
)+B
x0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)B
ym2
＝k
y
sinα2sinβ2B
rot
cos(θ+θ
x
)+k
y
cosα2B
w
+k
y
sinα2cosβ2B
rot
sin(θ+θ
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，林朋飞，赵鹤达，徐磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：