[发明专利]一种差分磁罗盘消除随机磁干扰的数据处理方法

摘要

本发明公开了一种差分磁罗盘消除随机磁干扰的数据处理方法,通过采用两套三轴磁力计、一套三轴加速度计以及相应的信号采集处理系统构成差分磁罗盘，其中两套三轴磁力计沿差分磁罗盘长度方向排列，两套三轴磁力计以及一套三轴加速度计之间对应轴系相互平行，两套三轴磁力计用于测量载体坐标系下三轴方向上的磁场梯度数据；一套三轴加速度计用于测量载体平台准静态时载体坐标系下三轴方向加速度值；对实时采集的两套三轴磁力计数据以及一套三轴加速度计数据进行融合处理，可得到水平坐标系下三个轴向上的地磁场大小，从而实时解算出载体平台精确的磁航向角以及姿态角。

主权项

1.一种差分磁罗盘消除随机磁干扰的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将差分磁罗盘中的两套三轴磁力计安装到载体上，其中，两套三轴磁力计的三轴分别对应平行；令o1x1、o1y1和o1z1分别代表差分磁罗盘中第一套三轴磁力计三轴方向；o2x2、o2y2和o2z2分别代表差分磁罗盘中第二套三轴磁力计三轴方向；则o1x1和o2x2与载体长度方向x平行，o1y1和o2y2与载体长度方向x垂直，并指向载体右侧，o1z1和o2z2与载体的xoy平面垂直，指向朝下；步骤2、令两套三轴磁力计采集到的三轴方向磁场数据分别为Bx1、By1、Bz1、Bx2、By2和Bz2；假设地磁场在载体坐标系三轴方向上的值分别为Bx0，By0，Bz0，干扰场在第一套三轴磁力计三轴方向上的磁场大小为Bxg1、Byg1、Bzg1，干扰场在第二套三轴磁力计三轴方向上的磁场大小为Bxg2、Byg2、Bzg2，即：步骤3、根据磁偶极子模型，可得到某一时刻干扰源在第一套三轴磁力计处产生的干扰场的大小为：上式中，μ0表示真空磁导率；Mx，My，Mz分别为干扰源磁矩分解到载体坐标系三轴方向上的磁矩大小；x0为干扰源与第一套三轴磁力计在载体坐标系x轴方向的距离，y0为干扰源与第一套三轴磁力计在载体坐标系y轴方向的距离，z0为干扰源与第一套三轴磁力仪在载体坐标系z轴方向的距离；则干扰源在第二套三轴磁力计处产生的干扰场的大小为：其中，d表示两套三轴磁力计在x轴方向上的距离；此时，两套三轴磁力计之间三轴方向上的磁场梯度分别为：步骤4、结合(3)、(4)、(5)式，求出任意时刻干扰源磁矩在载体坐标系三轴方向上的磁矩大小Mx，My，Mz；步骤5、求解出干扰源三轴方向磁矩大小后，根据(3)式求解出干扰源在第一套三轴磁力计上产生的干扰场的大小Bxg1、Byg1、Bzg1，再由(1)式求解出载体坐标系下三轴方向地磁场的大小Bx0，By0，Bz0；步骤6、由三轴加速度计测得的载体坐标系下三轴方向加速度计的数据，求解出载体当前的俯仰角β和横滚角γ，并构造如下变换矩阵，将载体坐标系下三轴方向磁场数据变换到水平坐标系下三轴方向磁场数据：由水平坐标系下三轴方向磁场值求解出载体的磁航向角α：