[发明专利]基于拉格朗日乘数法的地磁矢量测量系统误差校正方法

摘要

本发明属于磁测量领域，具体涉及一种基于拉格朗日乘数法的地磁矢量测量系统误差校准方法，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台，用质子磁力仪测量无磁平台上方的地磁场总量；(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)翻转无磁L面箱体，依次使箱体的每个面作为底面放置在无磁平台上；当每个面作为底面时，使L面箱体绕无磁平台的垂轴等角度差值旋转R个姿态，记录每个姿态时刻的三轴磁传感器和惯导系统的输出值；(S4)建立线性方程组，以地磁场总量作为约束条件，联合求解，得到综合误差模型参数；进一步得到校准后的地理坐标系和磁传感器坐标系下的地磁矢量值。

主权项

1.一种基于拉格朗日乘数法的地磁矢量测量系统误差校正方法，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台，用质子磁力仪测量无磁平台上方的地磁场总量，记作：Te；(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；所述惯导系统由陀螺仪和加速度计组成；(S3)翻转无磁L面箱体，依次使箱体的每个面作为底面放置在无磁平台上；当每个面作为底面时，使六面箱体绕无磁平台的垂轴等角度差值旋转R个姿态，R≥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的输出值；(S4)根据步骤(S3)中所有姿态下的三轴磁传感器和惯导系统输出值，建立线性方程组，以步骤(S1)中地磁场总量作为约束条件，联合求解，得到综合误差模型参数；进一步得到校准后的地理坐标系和磁传感器坐标系下的地磁矢量值；具体步骤为：(S41)建立线性方程组记为A^TAX＝λDX，求线性方程组A^TAX＝λDX的广义特征值λ_i和特征向量a_i得到(λ_i,a_i),(i＝1,2，...，15)，其中矩阵A为三轴磁传感器和三轴惯性元件输出值构成的3N×15矩阵；N＝L×R是翻转姿态数；(S42)选取广义特征值λ_i(i＝1,2，...，15)中对应于最小正特征值λ_k的那组特征向量a_k，令T表示转置符号，则最优估计矢量为μ_ka_k；(S43)根据最优估计矢量分别计算以下地磁矢量和综合误差模型参数：其中表示地磁场矢量在地理坐标系下的投影矢量估计值，是综合干扰系数，是综合偏置磁场；表示矩阵的逆矩阵；(S44)根据所述综合误差模型参数，根据下式计算：对地磁矢量测量系统测得的磁场值进行实时校准，得到校准后的地理坐标系下的地磁矢量值和磁传感器坐标系下的地磁矢量值其中T_in是惯导坐标系至地理坐标系的欧拉旋转矩阵，由惯导系统输出数据构成，B_t1为三轴磁传感器的测量值，表示矩阵T_in的逆矩阵。