【技术实现步骤摘要】
基于采样点权重自适应分配的三轴磁传感器误差补偿方法
[0001]本专利技术设计磁传感器测量技术，具体涉及一种基于采样点权重自适应分配的三轴磁传感器误差补偿方法。
技术介绍
[0002]地球磁场是地球的一个天然物理场，具有无源、稳定、且与地理位置有关的优点。利用其进行导航的地磁匹配导航技术具有全天时、全天候、全地域、无源自主、误差不随时间累积的优点，成为了研究热点。磁测数据作为地磁匹配的主要输入量，决定了地磁辅助导航的精度。然而在三轴磁传感器进行磁测时，不可避免的会受到各种干扰，产生测量误差。主要由于传感器自身误差和载体磁干扰误差的存在，磁传感器的测量数据会发生偏移和旋转，因此需要对其进行误差补偿。磁传感器在稳定磁场内旋转测量的磁场数据会形成椭球面，传统磁传感器补偿算法通过拟合椭球面参数，从而确定旋转矩阵和偏移矢量完成误差补偿过程。然而传统的算法如最小二乘法、递推最小二乘法等算法均未考虑三轴磁传感器在测量采样过程中的异常离群值，在实际测量过程中异常值不可避免并会对椭球拟合噪声影响，最终导致磁测数据精度下降严重。
[00...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于采样点权重自适应分配的三轴磁传感器误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，考虑载体磁场误差和自身误差对地磁传感器量测带来的影响，建立磁测误差模型；步骤2：根据地磁场强度为恒定常值的特性，结合磁测误差模型，建立三轴磁传感器量测的椭球面模型；步骤3：根据磁传感器采样数据对椭球面进行拟合，利用最小二乘法计算椭球面参数的估计值作为初始值；步骤4：针对采样点异常值引入稳健算法，构造基于残差的权重代价函数，为各采样点量测信息分配权重系数并构成权重矩阵，降低异常采样点在椭球拟合过程中带来的影响；步骤5：结合权重矩阵对椭球参数进行更新，并判断是否满足收敛条件，若不满足返回步骤4再次计算权重矩阵，若满足输出椭球面参数；步骤6：根据椭球面参数，计算校正矩阵和偏移矢量，完成误差补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，磁测误差包括磁传感器的误差和载体磁场的干扰误差，其中：磁传感器的误差模型具体为：其中H
m
为考虑了自身误差的地磁量测值，为真实磁场强度；C
N
和C
si
分别表示非正交误差的非正交矩阵和灵敏度误差矩阵，表示为：其中，和φ为轴偏移误差角，S
x
、S
y
、S
z
分别为x、y、z轴上灵敏度误差系数；b0＝[b
0x b
0y b
0z
]
T
为零位漂移误差矩阵，b
0x
、b
0y
和b
0z
分别为三轴方向对应的零偏值；载体磁场模型：其中，表示地磁场矢量值，表示感应磁场干扰，C
s
为磁化系数；为固定磁场干扰，是一个常值向量；ε∈R3是高斯白噪声；磁测误差模型为：H
m
＝C
si
C
N
((I+C
s
)H
e
+b
h
)+b0+ε＝C
si
C
N
(I+C
s
)H
e
+C
si
C
N
b
h
+b0+ε
ꢀꢀꢀ
式(4)式中，为三轴磁传感器量测值，为当地地磁场强度，C
N
为非正交误差的非正交矩阵，C
si
为灵敏度误差矩阵，C
s
为磁化系数，b
h
∈R3为固定磁场干扰，b0∈R3为零位偏移误差矢量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，建立三轴磁传感器量测的椭球面模型的具体方法为：首先，保证误差补偿测量过程中磁场满足以下要求：(1)区域内磁场保持恒定无变化；(2)测量期间无外部磁场干扰；然后，建立三轴磁传感器量测的椭球面模型：
其中，b
m
表示偏移矢量，记为b
m
＝C
si
C
N
b
h
+b0，旋转矩阵D
m
＝[C
si
C
N
(I+C
s
)]
‑1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，实现以最小二乘法计算椭球面参数初始值的具体方法为：椭球面的归一化方程写为：ax2+by2+cz2+2dxy+2exz+2fyz+2px+2qy+2rz＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(8)将公式(8)简化为向量形式则有：式中，代表了由第i个采样点量测值构成的向量...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱晨，高阳，陈庆伟，吴益飞，郭健，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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