專(zhuān)利名稱(chēng)：基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)的標(biāo)定，更特別地說(shuō)，是指一種在有磁環(huán)境(磁場(chǎng)干擾)下采用地磁模型對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)進(jìn)行的在線標(biāo)定方法。該標(biāo)定方法不受標(biāo)定環(huán)境限制，標(biāo)定步驟簡(jiǎn)單。

背景技術(shù)：
數(shù)字磁羅盤(pán)由于其在成本、性能、體積和精度等方面的優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛的應(yīng)用在磁航向測(cè)量系統(tǒng)中，并且還應(yīng)用在與慣導(dǎo)系統(tǒng)相結(jié)合的組合導(dǎo)航中，修正慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算的航向誤差，進(jìn)一步提高導(dǎo)航系統(tǒng)的航向精度。
數(shù)字磁羅盤(pán)測(cè)量載體航向角的基準(zhǔn)是磁子午線(即地球磁經(jīng)線)。當(dāng)數(shù)字磁羅盤(pán)安裝在載體上時(shí)，由于載體周?chē)嬖诘蔫F磁材料的影響，使得數(shù)字磁羅盤(pán)所在位置的磁場(chǎng)方向與地磁場(chǎng)的方向不一致，引起航向測(cè)量誤差，這種誤差的影響包括硬磁材料和軟磁材料的影響。硬磁材料相當(dāng)于永久磁鐵，它的磁場(chǎng)強(qiáng)度在某一固定環(huán)境中可以認(rèn)為是不變的，由于數(shù)字磁羅盤(pán)一般體積較小，可以認(rèn)為硬磁材料對(duì)磁羅盤(pán)的各個(gè)測(cè)量軸產(chǎn)生固定偏值的影響，該影響隨著與硬磁材料的距離的減小而增加。軟磁材料本身不產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)被環(huán)境磁場(chǎng)磁化后產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)對(duì)磁羅盤(pán)的測(cè)量產(chǎn)生影響，在磁羅盤(pán)各軸上產(chǎn)生的誤差分量不固定。
目前常用的磁羅盤(pán)標(biāo)定方法是將磁羅盤(pán)在無(wú)磁環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量來(lái)標(biāo)定磁羅盤(pán)三個(gè)軸的磁偏置，并將消除磁偏置的測(cè)量值作為真實(shí)的測(cè)量值，對(duì)在有磁環(huán)境下的測(cè)量值進(jìn)行修正。這種方法可以有效的消除硬磁材料的影響，但標(biāo)定環(huán)境要求苛刻，一般實(shí)驗(yàn)環(huán)境難以滿足，因此標(biāo)定實(shí)驗(yàn)很難完成。同時(shí)，這種方法不能消除軟磁材料的影響，在實(shí)際使用中，往往通過(guò)數(shù)據(jù)處理方法來(lái)消除軟磁材料對(duì)磁場(chǎng)的影響。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，該在線標(biāo)定方法采用地磁模型計(jì)算出載體在八位置下的磁通量，對(duì)于待標(biāo)定磁羅盤(pán)在八位置下的磁通量須經(jīng)FIR濾波處理；采用磁航向計(jì)算方法分別得到載體磁航向角ψ地、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定，然后采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法消除磁航向角之間的差值Δψ獲得標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2，且H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。本標(biāo)定方法能夠在存在有磁場(chǎng)干擾條件下對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)進(jìn)行標(biāo)定。
本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，其數(shù)字磁羅盤(pán)標(biāo)定包括有下列處理單元地磁模型的磁通量獲取單元11、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元21、載體磁航向角獲取單元12、待標(biāo)定磁航向角獲取單元22、磁航向比較單元1和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元2。
本發(fā)明的基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)是(1)對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)的標(biāo)定不受標(biāo)定環(huán)境限制，可以直接在數(shù)字磁羅盤(pán)的使用環(huán)境中進(jìn)行標(biāo)定，也可以在數(shù)字磁羅盤(pán)出廠前進(jìn)行標(biāo)定。(2)對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)的標(biāo)定過(guò)程簡(jiǎn)單，容易操作，計(jì)算速度快。(3)運(yùn)用八位置的磁通量作為修正數(shù)據(jù)源，可以隨時(shí)根據(jù)環(huán)境變化計(jì)算數(shù)字磁羅盤(pán)誤差補(bǔ)償模型中的補(bǔ)償參數(shù)，從而保證了修正精度。(4)采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法消除磁航向角誤差，能夠消除硬磁材料和軟磁材料對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)的測(cè)量值的影響。(5)該標(biāo)定方法可以在數(shù)字磁羅盤(pán)使用過(guò)程中實(shí)時(shí)在線進(jìn)行標(biāo)定，消除環(huán)境變化對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)計(jì)算磁航向的影響。



圖1是本發(fā)明對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)進(jìn)行的標(biāo)定結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是空間八位置的坐標(biāo)示意圖。
圖3是經(jīng)本發(fā)明標(biāo)定后的數(shù)字磁羅盤(pán)的磁航向角測(cè)量誤差曲線圖。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，是為了解決難以滿足無(wú)磁環(huán)境標(biāo)定的要求而提出的。該在線標(biāo)定方法可以在實(shí)際使用環(huán)境對(duì)磁羅盤(pán)進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定，能夠消除硬磁材料和軟磁材料造成的磁環(huán)境干擾，修正后精度較高，可以滿足數(shù)字磁羅盤(pán)測(cè)量精度的要求，并且標(biāo)定過(guò)程操作簡(jiǎn)單。
參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定包括有下列處理單元，地磁模型的磁通量獲取單元11、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元21、載體磁航向角獲取單元12、待標(biāo)定磁航向角獲取單元22、磁航向比較單元1和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元2； 基于地磁模型的磁通量獲取單元11根據(jù)載體所在位置(飛機(jī)所在空間飛行位置)的經(jīng)度a，緯度l和高度h采用地磁模型計(jì)算出空間八位置(如圖2所示)下載體的X軸、Y軸、Z軸磁通量，從而獲取載體磁通量H地，即
載體磁航向角獲取單元12采用磁航向計(jì)算方法對(duì)接收的H地進(jìn)行解算處理，得到載體磁航向角ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]輸出給磁航向比較單元1。
待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元21采用在空間八位置(如圖2所示)下分別對(duì)待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X′軸、Y′軸、Z′軸進(jìn)行磁通量測(cè)量，從而獲得待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁通量

并采用有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器對(duì)磁通量

進(jìn)行濾波處理，得到濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定，即
待標(biāo)定磁航向角獲取單元22采用磁航向計(jì)算方法對(duì)接收的H待標(biāo)定進(jìn)行解算處理，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角

輸出給磁航向比較單元1。
磁航向比較單元1對(duì)接收的ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]、

進(jìn)行差值比較獲得磁航向角誤差Δψ，即Δψ＝|ψ待標(biāo)定-ψ地|。
橢球假設(shè)補(bǔ)償單元2采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法對(duì)接收的Δψ進(jìn)行消除誤差處理，分別得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2，即C2＝{bx，by，bz}。
在本發(fā)明中，軟磁標(biāo)定模型參數(shù)C1與濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定的乘積再與硬磁模型參數(shù)C2相加等于濾波后的載體磁通量H地，即得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)所需的標(biāo)定模型H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。
采用本發(fā)明的標(biāo)定模型H地＝C1·H待標(biāo)定+C2標(biāo)定后的數(shù)字磁羅盤(pán)計(jì)算量明顯減少，因此有效地提高了數(shù)字磁羅盤(pán)中處理器的處理速度。
本發(fā)明的一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，包括有下列標(biāo)定步驟 步驟一獲取地磁模型下的載體磁通量H地 根據(jù)載體所在位置的經(jīng)度a，緯度l和高度h采用地磁模型計(jì)算出空間八位置(如圖2所示)下載體的X軸、Y軸、Z軸磁通量，從而獲取載體磁通量

式中， X1表示載體在空間八位置中的第一位置下的X軸磁通量， X2表示載體在空間八位置中的第二位置下的X軸磁通量， X8表示載體在空間八位置中的第八位置下的X軸磁通量， Y1表示載體在空間八位置中的第一位置下的Y軸磁通量， Y2表示載體在空間八位置中的第二位置下的Y軸磁通量， Y8表示載體在空間八位置中的第八位置下的Y軸磁通量， Z1表示載體在空間八位置中的第一位置下的Z軸磁通量， Z2表示載體在空間八位置中的第二位置下的Z軸磁通量， Z8表示載體在空間八位置中的第八位置下的Z軸磁通量； 在本發(fā)明中，所述地磁模型是包括有國(guó)際地磁參考場(chǎng)模型(IGRF)和區(qū)域地磁模型相關(guān)參數(shù)的一處理軟件。通過(guò)該軟件能夠?qū)d體已知經(jīng)度a，緯度l和高度h的條件下，而得到磁通量。
步驟二獲取濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定 采用在空間八位置(如圖2所示)下分別對(duì)待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X′軸、Y′軸、Z′軸進(jìn)行磁通量測(cè)量，從而獲得待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁通量

并采用有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器對(duì)磁通量

進(jìn)行濾波處理，得到濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量

式中，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量； 步驟三獲取載體磁航向角ψ地 對(duì)步驟一得到的載體磁通量H地采用磁航向計(jì)算方法處理得到載體磁航向角ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]， ψ1表示載體在空間八位置中的第一位置下的磁航向角， ψ2表示載體在空間八位置中的第二位置下的磁航向角， ψ8表示載體在空間八位置中的第八位置下的磁航向角； 在本發(fā)明中，磁航向計(jì)算方法是依據(jù)“三軸磁羅盤(pán)高精度誤差補(bǔ)償算法研究”中公開(kāi)的公式3和公式4相結(jié)合進(jìn)行的磁航向計(jì)算。該“三軸磁羅盤(pán)高精度誤差補(bǔ)償算法研究”于2005.9公開(kāi)在“傳感器世界”上。
步驟四獲取待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定 對(duì)步驟二得到的濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定采用磁航向計(jì)算方法處理得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角


表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下的磁航向角，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下的磁航向角，

表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下的磁航向角； 步驟五獲取待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ 將步驟四獲得的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定與步驟三獲得的載體磁航向角ψ地進(jìn)行差值比較，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ＝|ψ待標(biāo)定-ψ地|。
步驟六獲取待標(biāo)定磁羅盤(pán)的標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2 采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法對(duì)步驟五中獲得的待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ進(jìn)行誤差消除處理，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2；該軟磁標(biāo)定模型參數(shù)C1與濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定的乘積再與硬磁模型參數(shù)C2相加等于濾波后的載體磁通量H地，即得到本發(fā)明所需進(jìn)行標(biāo)定的數(shù)字磁羅盤(pán)的標(biāo)定模型H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。
軟磁標(biāo)定模型參數(shù) 硬磁模型參數(shù)C2＝{bx，by，bz}。
其中，Cxx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)。
Cxy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)。
Cxz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)。
Cyx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)。
Cyy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)。
Cyz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)。
Czx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)。
Czy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)。
Czz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)。
bx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量。
by表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量。
bz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量。
在本發(fā)明中，所述橢球假設(shè)補(bǔ)償法的消除處理可以參考“具有自動(dòng)誤差補(bǔ)償功能的智能磁航向系統(tǒng)”文獻(xiàn)中公開(kāi)了3.3節(jié)的介紹，該文獻(xiàn)發(fā)表于2002年第21卷第12期的傳感器技術(shù)(Journal of Transducer Technology)上。
實(shí)施例 將經(jīng)本發(fā)明標(biāo)定后的數(shù)字磁羅盤(pán)安裝在一飛機(jī)上，若飛機(jī)在高空1000m、速度300km/h飛行時(shí)，依次在空間八位置下進(jìn)行磁通量測(cè)量，飛行情況如圖3所示，從飛行情況上分析得到，經(jīng)本發(fā)明標(biāo)定后的數(shù)字磁羅盤(pán)使得飛機(jī)飛行航向定位精度在-1.5～+2度范圍內(nèi)。
關(guān)于本發(fā)明所指的空間八位置的坐標(biāo)簡(jiǎn)示如圖2所示，針對(duì)每一位置的說(shuō)明如下表
權(quán)利要求
1、一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，其特征在于有下列標(biāo)定步驟
步驟一獲取地磁模型下的載體磁通量H地
根據(jù)載體所在位置的經(jīng)度a，緯度l和高度h采用地磁模型計(jì)算出空間八位置下載體的X軸、Y軸、Z軸磁通量，從而獲取載體磁通量
式中，
X1表示載體在空間八位置中的第一位置下的X軸磁通量，
X2表示載體在空間八位置中的第二位置下的X軸磁通量，
X8表示載體在空間八位置中的第八位置下的X軸磁通量，
Y1表示載體在空間八位置中的第一位置下的Y軸磁通量，
Y2表示載體在空間八位置中的第二位置下的Y軸磁通量，
Y8表示載體在空間八位置中的第八位置下的Y軸磁通量，
Z1表示載體在空間八位置中的第一位置下的Z軸磁通量，
Z2表示載體在空間八位置中的第二位置下的Z軸磁通量，
Z8表示載體在空間八位置中的第八位置下的Z軸磁通量；
步驟二獲取濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定
采用在空間八位置下分別對(duì)待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X′軸、Y′軸、Z′軸進(jìn)行磁通量測(cè)量，從而獲得待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁通量
并采用有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器對(duì)磁通量
進(jìn)行濾波處理，得到濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量
式中，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的X′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的Y′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下經(jīng)濾波后的Z′軸磁通量；
步驟三獲取載體磁航向角ψ地
對(duì)步驟一得到的載體磁通量H地采用磁航向計(jì)算方法處理得到參考磁羅盤(pán)磁航向角ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]，
ψ1表示載體在空間八位置中的第一位置下的磁航向角，
ψ2表示載體在空間八位置中的第二位置下的磁航向角，
ψ8表示載體在空間八位置中的第八位置下的磁航向角；
步驟四獲取待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定
對(duì)步驟二得到的濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定采用磁航向計(jì)算方法處理得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第一位置下的磁航向角，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第二位置下的磁航向角，
表示待標(biāo)定磁羅盤(pán)在空間八位置中的第八位置下的磁航向角；
步驟五獲取待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ
將步驟四獲得的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定與步驟三獲得的載體磁航向角ψ地進(jìn)行差值比較，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ＝|ψ待標(biāo)定-ψ地|；
步驟六獲取標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2
采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法對(duì)步驟五中獲得的待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁航向角誤差Δψ進(jìn)行誤差消除處理，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2；軟磁標(biāo)定模型參數(shù)硬磁模型參數(shù)C2＝{bx，by，bz}；
Cxx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)，
Cxy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)，
Cxz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)X軸磁通量的修正參數(shù)，
Cyx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)，
Cyy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)，
Cyz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)Y軸磁通量的修正參數(shù)，
Czx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)X軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)X軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)，
Czy表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Y軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)，
Czz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除軟磁材料在待標(biāo)定磁羅盤(pán)Z軸上產(chǎn)生的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)Z軸對(duì)Z軸磁通量的修正參數(shù)，
bx表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量，
by表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Y軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量，
bz表示在待標(biāo)定磁羅盤(pán)的Z軸磁通量中消除硬磁材料產(chǎn)生的磁通量；
該軟磁標(biāo)定模型參數(shù)C1與濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定的乘積再與硬磁模型參數(shù)C2相加等于濾波后的載體磁羅盤(pán)磁通量H地，即得到本發(fā)明所需進(jìn)行標(biāo)定的數(shù)字磁羅盤(pán)的標(biāo)定模型H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，其特征在于數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定包括有下列處理單元地磁模型的磁通量獲取單元(11)、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元(21)、載體磁航向角獲取單元(12)、待標(biāo)定磁航向角獲取單元(22)、磁航向比較單元(1)和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元(2)；
地磁模型的磁通量獲取單元(11)根據(jù)載體所在位置的經(jīng)度a，緯度l和高度h采用地磁模型計(jì)算出空間八位置下載體的X軸、Y軸、Z軸磁通量，從而獲取載體磁通量H地，即
載體磁航向角獲取單元(12)采用磁航向計(jì)算方法對(duì)接收的H地進(jìn)行解算處理，得到參考磁羅盤(pán)磁航向角ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]輸出給磁航向比較單元(1)；
待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元(21)采用在空間八位置下分別對(duì)待標(biāo)定磁羅盤(pán)的X′軸、Y′軸、Z′軸進(jìn)行磁通量測(cè)量，從而獲得待標(biāo)定磁羅盤(pán)的磁通量
并采用有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器對(duì)磁通量
進(jìn)行濾波處理，得到濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定，即
待標(biāo)定磁航向角獲取單元(22)采用磁航向計(jì)算方法對(duì)接收的H待標(biāo)定進(jìn)行解算處理，得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角
輸出給磁航向比較單元(1)；磁航向比較單元(1)對(duì)接收的ψ地＝[ψ1，ψ2，……，ψ8]、
進(jìn)行差值比較獲得磁航向角誤差Δψ，即Δψ＝|ψ待標(biāo)定-ψ地|；
橢球假設(shè)補(bǔ)償單元(2)采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法對(duì)接收的Δψ進(jìn)行消除誤差處理，分別得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)的標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2，即C2＝{bx，by，bz}；
所述軟磁標(biāo)定模型參數(shù)C1與濾波后的待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量H待標(biāo)定的乘積再與硬磁模型參數(shù)C2相加等于濾波后的載體磁羅盤(pán)磁通量H地，即得到待標(biāo)定磁羅盤(pán)所需的標(biāo)定模型H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于地磁模型的數(shù)字磁羅盤(pán)在線標(biāo)定方法，是為了解決難以滿足無(wú)磁環(huán)境標(biāo)定的要求而提出的。該數(shù)字磁羅盤(pán)標(biāo)定包括有地磁模型的磁通量獲取單元(11)、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁通量獲取單元(21)、載體磁航向角獲取單元(12)、待標(biāo)定磁航向角獲取單元(22)、磁航向比較單元(1)和橢球假設(shè)補(bǔ)償單元(2)。本發(fā)明采用磁航向計(jì)算方法分別得到載體磁羅盤(pán)磁航向角ψ地、待標(biāo)定磁羅盤(pán)磁航向角ψ待標(biāo)定，然后采用橢球假設(shè)補(bǔ)償法消除磁航向角之間的差值Δψ獲得標(biāo)定軟磁模型參數(shù)C1和硬磁模型參數(shù)C2，且H地＝C1·H待標(biāo)定+C2。本標(biāo)定方法能夠在存在有磁場(chǎng)干擾條件下對(duì)數(shù)字磁羅盤(pán)進(jìn)行標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01C17/38GK101393023SQ20081022571
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者立 富, 娟 李, 王玲玲 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)