捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)誤差分析及校正補(bǔ)償技術(shù).pdf

1、地磁場是矢量場，單純進(jìn)行總量測量難以獲取全面的磁信息。地磁矢量測量能有效克服總量測量的不足，在地磁導(dǎo)航、磁目標(biāo)探測、磁異測量、數(shù)字化地球建設(shè)等方面具有重要的應(yīng)用價值。
　　論文在提出捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對捷聯(lián)式地磁矢量系統(tǒng)誤差機(jī)理、三軸磁傳感器校正、慣導(dǎo)與磁傳感器坐標(biāo)系非對準(zhǔn)誤差校正、慣導(dǎo)干擾分量補(bǔ)償、系統(tǒng)測試與應(yīng)用等問題進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.深入分析了影響地磁矢量系統(tǒng)誤差要素，揭示了

2、捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的誤差機(jī)理。構(gòu)建了捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)，分析了磁傳感器誤差、慣導(dǎo)與磁傳感器坐標(biāo)系非對準(zhǔn)、慣導(dǎo)干擾等因素對測量結(jié)果的影響，揭示了地磁矢量測量系統(tǒng)誤差機(jī)理，建立了誤差綜合傳遞模型，為捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及校正補(bǔ)償提供了理論指導(dǎo)。
　　2.研究了三軸磁傳感器系列校正問題，實(shí)現(xiàn)了校正優(yōu)化設(shè)計，提升了校正效果。提出了基于L-M算法的磁傳感器校正方法，與傳統(tǒng)的UKF、RLS、DE、高斯牛頓法、遺傳算法等校正

3、方法比較，該算法在初始參數(shù)敏感性、校正效果、魯棒性、計算時間等方面綜合優(yōu)勢明顯；提出了對稱采樣策略，增強(qiáng)了磁傳感器校正參數(shù)的通用性；提出了磁傳感器非線性一體化校正模型，校正后誤差進(jìn)一步降低3倍，有效解決了傳統(tǒng)校正模型的非線性問題；提出了基于最小二乘支持向量機(jī)的溫度誤差補(bǔ)償方法，補(bǔ)償后溫度誤差降低兩個數(shù)量級，解決了難以分別進(jìn)行刻度因子和零偏溫度特性測試的問題。
　　3.研究了慣導(dǎo)坐標(biāo)系與磁傳感器坐標(biāo)系對準(zhǔn)問題，建立了兩種基于磁/重投

4、影不變原理的非對準(zhǔn)校正方法，解決了難以通過機(jī)械手段進(jìn)行對準(zhǔn)的難題。提出了基于磁場/重力在固定坐標(biāo)系投影不變原理的非對準(zhǔn)誤差校正法，通過建立中間坐標(biāo)系，分別計算磁傳感器/慣導(dǎo)與中間坐標(biāo)系之間的非對準(zhǔn)角，間接實(shí)現(xiàn)了磁傳感器與慣導(dǎo)之間非對準(zhǔn)誤差校正；同時，提出了基于磁場/重力在平面垂向投影不變原理的非對準(zhǔn)誤差校正法。結(jié)果表明，兩種非對準(zhǔn)校正方法均能有效克服機(jī)械上難以實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系對準(zhǔn)的難題。
　　4．研究了磁干擾補(bǔ)償問題，提出了磁干擾分量補(bǔ)

5、償方法，克服了傳統(tǒng)總量干擾補(bǔ)償法的不足。從理論和實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了總量補(bǔ)償法對分量補(bǔ)償?shù)氖?，提出了基于直角臺的分量補(bǔ)償法，通過設(shè)計輔助設(shè)備，提供磁場分量真實(shí)值進(jìn)行分量線性約束；提出了基于慣導(dǎo)姿態(tài)相對變化信息的分量補(bǔ)償法，利用姿態(tài)的相對變化，建立分量約束信息，無需獲取各姿態(tài)下真實(shí)分量值；實(shí)現(xiàn)了分量補(bǔ)償。提出了基于基準(zhǔn)地磁信息的分量補(bǔ)償法，利用當(dāng)?shù)匾阎卮判畔⑦M(jìn)行分量補(bǔ)償，無需提供分量真值，且無需解高維度非線性方程。三種分量補(bǔ)償法均能有效克服