[发明专利]一种分量与总量约束结合的地磁矢量测量误差校准方法

摘要

本发明属于地磁测量领域，涉及一种分量与总量约束结合的地磁矢量测量误差校准方法，包括步骤(S1)选取校准区域，在区域中心位置设置一个无磁平面；用标量磁力仪测量无磁平面上方的地磁场模值，记作Hesum；(S2)将地磁矢量测量系统封装在一个无磁L面箱体中，将箱体放置在无磁平面上；(S3)翻转L面箱体，当每个面作为底面时，使L面箱体绕无磁平面的垂轴等角度差值旋转M个姿态，记录每个姿态时刻的三轴磁传感器输出值和惯导系统解算出的姿态角；(S4)建立线性方程组，以地磁场模值作为约束条件，联合求解，得到测量误差模型参数；(S5)对三轴磁传感器输出的测量数据进行校准，得到测量系统所在区域的地磁场矢量值。

主权项

一种分量与总量约束结合的地磁矢量测量误差校准方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)选取校准区域，在区域中心位置设置一个无磁平面；建立地理坐标系，地磁场在地理坐标系下其三个分量分别为北向分量X、东向分量Y和垂直分量Z，用标量磁力仪测量无磁平面上方的地磁场模值，记作Hesum；(S2)将地磁矢量测量系统封装在一个无磁L面箱体中，L≥4且取整数，将箱体放置在无磁平面上；所述地磁矢量测量系统包括三轴磁传感器和惯导系统；(S3)翻转L面箱体，依次使箱体的每个面作为底面放置在无磁平面上；当每个面作为底面时，使L面箱体绕无磁平面的垂轴等角度差值旋转M个姿态，M≥4且取整数，记录每个姿态时刻的三轴磁传感器输出值和惯导系统解算出的姿态角；(S4)根据步骤(S3)中三轴磁传感器输出值和惯导系统解算出的姿态角，建立线性方程组，以步骤(S1)中地磁场模值作为约束条件，联合求解，得到测量误差模型参数；具体为：(a)三轴磁传感器输出值和惯导解算出的姿态角构成了3×12维矩阵Al，矩阵为矩阵Al的广义逆矩阵；则令得到三个矩阵D1、D2、D3，I表示单位矩阵；建立线性方程组为：k1Σi,j=1ND2TD2(i,j)+k2Σi,j=1ND2TD3(i,j)=-Σi,j=1ND2TD1(i,j)k1Σi,j=1ND3TD2(i,j)+k2Σi,j=1ND3TD3(i,j)=-Σi,j=1ND3TD1(i,j)]]>求解方程组，得到待定参数k1、k2，T表示矩阵转置运算，N＝L*M，表示姿态总数，表示矩阵与矩阵D2相乘后得到矩阵的第i行j列位置对应的元素；(b)计算地磁场X分量henx：将k1、k2代入方程得到再根据地理位置确定henx符号，北半球取“+”号，南半球取“‑”号；(c)计算地磁场Y、Z分量heny、henz：将k1、k2、henx分别代入方程heny＝k1henx，henz＝k2henx；(d)计算测量误差模型参数构成的向量V：将[henx heny henz]T代入方程：所述向量V表示为V＝[v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9,v10,v11,v12]，根据向量V，即可求解出测量误差模型参数Apsmi,Hh，Hh＝Asmi[v10 v11 v12]T，Asmi是Apsmi的逆矩阵；(S5)依据测量误差模型参数，对三轴磁传感器输出的测量数据进行校准，得到测量系统所在区域的地磁场矢量值。