[发明专利]有磁环境的数字磁罗盘标定方法

权利要求书

1.一种在有磁环境下的数字磁罗盘标定方法，其特征在于有下列标定步骤：

步骤一：获取滤波后的参考磁罗盘磁通量H_参考

采用在空间二十二位置下分别对参考磁罗盘的X轴、Y轴、Z轴进行磁通量测量，从而获得参考磁罗盘的磁通量H_参考′，并采用有限冲击响应数字滤波器对磁通量H_参考′进行滤波处理，得到滤波后的参考磁罗盘磁通量式中，

X₁表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的X轴磁通量，

X₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的X轴磁通量，

X₂₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的X轴磁通量，

Y₁表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的Y轴磁通量，

Y₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的Y轴磁通量，

Y₂₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的Y轴磁通量，

Z₁表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的Z轴磁通量，

Z₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的Z轴磁通量，

Z₂₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的Z轴磁通量；

步骤二：获取滤波后的待标定磁罗盘磁通量H_待标定

采用在空间二十二位置下分别对待标定磁罗盘的X′轴、Y′轴、Z′轴进行磁通量测量，从而获得待标定磁罗盘的磁通量H_待标定′，并采用有限冲击响应数字滤波器对磁通量H_待标定′进行滤波处理，得到滤波后的待标定磁罗盘磁通量式中，

X₁′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的X′轴磁通量，

X₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的X′轴磁通量，

X₂₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的X′轴磁通量，

Y₁′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的Y′轴磁通量，

Y₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的Y′轴磁通量，

Y₂₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的Y′轴磁通量，

Z₁′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下经滤波后的Z′轴磁通量，

Z₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下经滤波后的Z′轴磁通量，

Z₂₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下经滤波后的Z′轴磁通量；

步骤三：获取参考磁罗盘磁航向角ψ_参考

对步骤一得到的滤波后的参考磁罗盘磁通量H_参考采用磁航向计算方法处理得到参考磁罗盘磁航向角ψ_参考＝[ψ₁，ψ₂，……，ψ₂₂]，

ψ₁表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下的磁航向角，

ψ₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下的磁航向角，

ψ₂₂表示参考磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下的磁航向角；

步骤四：获取待标定磁罗盘磁航向角ψ_待标定

对步骤二得到的滤波后的待标定磁罗盘磁通量H_待标定采用磁航向计算方法处理得到待标定磁罗盘磁航向角ψ_待标定＝[ψ₁′，ψ₂′，……，ψ₂₂′]，

ψ₁′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第一位置下的磁航向角，

ψ₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二位置下的磁航向角，

ψ₂₂′表示待标定磁罗盘在空间二十二位置中的第二十二位置下的磁航向角；

步骤五：获取待标定磁罗盘的磁航向角误差Δψ

将步骤四获得的待标定磁罗盘磁航向角ψ_待标定与步骤三获得的参考磁罗盘磁航向角ψ_参考进行差值比较，得到待标定磁罗盘的磁航向角误差Δψ＝|ψ_待标定-ψ_参考|；

步骤六：获取标定软磁模型参数C₁和硬磁模型参数C₂

采用椭球假设补偿法对步骤五中获得的待标定磁罗盘的磁航向角误差Δψ进行误差消除处理，得到待标定磁罗盘的标定软磁模型参数C₁和硬磁模型参数C₂；软磁

标定模型参数硬磁模型参数C₂＝{b_x，b_y，b_z}；

C_xx表示在待标定磁罗盘的X轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘X轴上的磁通量，简称X轴对X轴磁通量的修正参数，

C_xy表示在待标定磁罗盘的X轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Y轴上产生的磁通量，简称Y轴对X轴磁通量的修正参数，

C_xz表示在待标定磁罗盘的X轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Z轴上产生的磁通量，简称Z轴对X轴磁通量的修正参数，

C_yx表示在待标定磁罗盘的Y轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘X轴上产生的磁通量，简称X轴对Y轴磁通量的修正参数，

C_yy表示在待标定磁罗盘的Y轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Y轴上产生的磁通量，简称Y轴对Y轴磁通量的修正参数，

C_yz表示在待标定磁罗盘的Y轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Z轴上产生的磁通量，简称Z轴对Y轴磁通量的修正参数，

C_zx表示在待标定磁罗盘的Z轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘X轴上产生的磁通量，简称X轴对Z轴磁通量的修正参数，

C_zy表示在待标定磁罗盘的Z轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Y轴上产生的磁通量，简称Y轴对Z轴磁通量的修正参数，

C_zz表示在待标定磁罗盘的Z轴磁通量中消除软磁材料在待标定磁罗盘Z轴上产生的磁通量，筒称Z轴对Z轴磁通量的修正参数，

b_x表示在待标定磁罗盘的X轴磁通量中消除硬磁材料产生的磁通量，

b_y表示在待标定磁罗盘的Y轴磁通量中消除硬磁材料产生的磁通量，

b_z表示在待标定磁罗盘的Z轴磁通量中消除硬磁材料产生的磁通量；

该软磁标定模型参数C₁与滤波后的待标定磁罗盘磁通量H_待标定的乘积再与硬磁模型参数C₂相加等于滤波后的参考磁罗盘磁通量H_参考，即得到本发明所需进行标定的数字磁罗盘的标定模型H_参考＝C₁·H_待标定+C₂；

所述的空间二十二位置是指：

第一位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为0度；

第二位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为45度；

第三位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为90度；

第四位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为135度；

第五位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为180度；

第六位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为225度；

第七位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为270度；

第八位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为0度，γ为0度，φ为315度；

第九位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为0度；

第十位置    磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为45度；

第十一位置  磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为135度；

第十二位置  磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为225度；

第十三位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为315度；

第十四位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为45度；

第十五位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为135度；

第十六位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为225度；

第十七位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为315度；

第十八位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为90度，γ为0度，φ为0度；

第十九位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为45度，γ为0度，φ为180度；

第二十位置   磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为180度；

第二十一位置 磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-90度，γ为0度，φ为180度；

第二十二位置 磁罗盘从初始安装坐标系东北天旋转角度θ为-45度，γ为0度，φ为0度。

2.根据权利要求1所述的在有磁环境下的数字磁罗盘标定方法，其特征在于数字磁罗盘标定包括有下列处理单元：参考磁罗盘磁通量获取单元(11)、待标定磁罗盘磁通量获取单元(21)、参考磁航向角获取单元(12)、待标定磁航向角获取单元(22)、磁航向比较单元(1)和椭球假设补偿单元(2)；

参考磁罗盘磁通量获取单元(11)采用在空间二十二位置下分别对参考磁罗盘的X轴、Y轴、Z轴进行磁通量测量，从而获得参考磁罗盘的磁通量H_参考′，并采用有限冲击响应数字滤波器对磁通量H_参考′进行滤波处理，得到滤波后的参考磁罗盘磁通量H_参考，即

参考磁航向角获取单元(12)采用磁航向计算方法对接收的H_参考进行解算处理，得到参考磁罗盘磁航向角ψ_参考＝[ψ₁，ψ₂，……，ψ₂₂]输出给磁航向比较单元(1)；

待标定磁罗盘磁通量获取单元(21)采用在空间二十二位置下分别对待标定磁罗盘的X′轴、Y′轴、Z′轴进行磁通量测量，从而获得待标定磁罗盘的磁通量H_待标定′，并采用有限冲击响应数字滤波器对磁通量H_待标定′进行滤波处理，得到滤波后的待标定磁罗盘磁通量H_待标定，即

待标定磁航向角获取单元(22)采用磁航向计算方法对接收的H_待标定进行解算处理，得到待标定磁罗盘磁航向角ψ_待标定＝[ψ₁′，ψ₂′，……，ψ₂₂′]输出给磁航向比较单元(1)；

磁航向比较单元(1)对接收的ψ_参考＝[ψ₁，ψ₂，……，ψ₂₂]、ψ_待标定＝[ψ₁′，ψ₂′，……，ψ₂₂′]进行差值比较获得磁航向角误差Δψ，即Δψ＝|ψ_待标定-ψ_参考|；

椭球假设补偿单元(2)采用椭球假设补偿法对接收的Δψ进行消除误差处理，分别得到待标定磁罗盘的标定软磁模型参数C₁和硬磁模型参数C₂，即C₂＝{b_x，b_y，b_z}；

所述软磁标定模型参数C₁与滤波后的待标定磁罗盘磁通量H_待标定的乘积再与硬磁模型参数C₂相加等于滤波后的参考磁罗盘磁通量H_参考，即得到待标定磁罗盘所需的标定模型H_参考＝C₁·H_待标定+C₂。