一种飞行器磁干扰场模型参数解算方法
【专利摘要】本研究属于飞行器磁干扰场补偿领域，具体涉及一种飞行器磁干扰场模型参数解算方法。本发明包括：测量实验区域的环境磁场；测量载体的固定磁场；测量载体的感应干扰场，并解算感应干扰场模型参数；测量载体的涡流干扰场，并解算涡流干扰场模型参数。本发明针对载体三项磁干扰场，在实验过程中逐次进行测量和解算，增强了实验的针对性；通过有效地控制载体运动，避免了传统方法中载体运动耦合问题带来的解算误差；通过进行离线实验和解算，避免了传统方法必须的校准飞行，节约了实验资源；可对实验环境的磁场进行有效控制，避免了传统方法中由于实验区域磁场不稳定带来的误差。
【专利说明】一种飞行器磁干扰场模型参数解算方法
【技术领域】
[0001]本研究属于飞行器磁干扰场补偿领域，具体涉及一种飞行器磁干扰场模型参数解算方法。
【背景技术】
[0002]地磁场在工程和军事应用中发挥着越来越重要的作用。无论是地磁图的测绘、矿产资源探测、运载体地磁导航以及反潜探测等方面，都以精确的地磁场测量为基础，但是飞行器搭载磁力仪进行磁场测量时，不可避免的受到其自身载体的干扰。这是因为载体中均包含着大量的铁磁性物质，即使通过改进载体材料、改进载体上磁传感器的配置方案可以有效降低这种干扰，但是对于高精度的工程应用来讲仍然是无法接受的。
[0003]载体对磁传感器的干扰场可以分为以下几类,一是固定干扰场，当载体一定时，可认为是定值；二是感应磁场，它是载体在自身坐标系的三个轴上感应外界磁场所产生，并且在每个方向上的投影都会激发在所有三个方向上的感应磁场；三是涡流磁场，它和载体围绕三个坐标轴的转动有关，并且在任意一个轴向上的转动都会引起所有三个轴向上的涡流磁场；四是杂散磁场；它主要由载体上的电气设备、线圈、发动机等工作时产生，一般呈现高频的特性，且强度也比较低，可以通过滤波器进行有效地消除，因此前三种干扰场是最重要的干扰来源。
[0004]在消除飞行器的磁干扰场方面，许多学者进行了相关研究，其中以Leliak提出的航磁补偿方案最为经典，至今仍被作为克服这类干扰的标准方法，Leliak建立的干扰模型将载体的姿态转动划分为标准俯仰、横滚、偏航这三类，并将每一类运动分开考虑，在载体进行正常磁场测量飞行之前，首先在特定区域内进行标准的校准飞行用来载体干扰场模型参数，但这个方法具有两个主要问题，一是忽略了飞行器实际飞行时无法避免的运动耦合现象，从而会儿模型的求解带来一定误差；二是校准飞行时要求的实验区域磁场已知，强度变化小。这在实际应用中会面临较大的困难和局限性。
[0005]基于上述问题，本专利发明一种针对飞行器磁干扰场模型的离线实验解算方案。进行实验需要的设备主要有:磁场发生器(可以在轴线方向上产生需要的均匀磁场，共需要三组)；三轴转台(可以搭载实验对象在三个转动自由度上进行转动)。
[0006]首先利用所有实验设备搭建实验环境，在不搭载研究载体的情况下测量环境磁场，分别针对飞行器的干扰场类型进行实验和模型解算。利用本方法，通过在固定的环境中进行实验，避免了传统方法为解算干扰场模型所必需的校准飞行，节约了人力、物力资源；在实验过程中，通过控制三轴转台带动载体进行预定的三轴转动，避免了实际飞行中不可控的运动耦合带来的的计算误差，同时避免了飞行器校准飞行时的姿态受限问题；此外，由于针对载体的不同干扰场类型分别进行实验，并采用逐步解算的方法，增强了模型参数的解算精度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种避免解算误差、节约资源的飞行器磁干扰场模型参数解算方法。
[0008]本发明的目的是这样实现的:
[0009](I)测量实验区域的环境磁场:
[0010]将三轴磁传感器放置在磁场发生器包围的实验区域内，传感器的三个轴向分别与磁场发生器组成的直角坐标系的坐标轴方向一致，测量实验环境中三个轴向上的磁场强度，设X，y, z轴向上的磁场分别为Ttlx, T0y, T0z,为初始环境磁场；
[0011](2)测量载体的固定磁场:
[0012]将三轴传感器固定安装在载体内，使传感器的三个轴向与载体坐标系的轴向一致，载体坐标系的三个轴向与实验环境的三个轴向一致，不启动磁场发生器，记录此时载体内三轴传感器在各个轴向上测得的磁场，分别为Tlx，Tly, Tlz，将测量值分别与环境磁场相减即可得载体的固定干扰场，
【权利要求】
1.一种飞行器磁干扰场模型参数解算方法，其特征在于: (1)测量实验区域的环境磁场: 将三轴磁传感器放置在磁场发生器包围的实验区域内，传感器的三个轴向分别与磁场发生器组成的直角坐标系的坐标轴方向一致，测量实验环境中三个轴向上的磁场强度，设X，y，ζ轴向上的磁场分别为Ttlx, T0y, T0z,为初始环境磁场； (2)测量载体的固定磁场: 将三轴传感器固定安装在载体内，使传感器的三个轴向与载体坐标系的轴向一致，载体坐标系的三个轴向与实验环境的三个轴向一致，不启动磁场发生器，记录此时载体内三轴传感器在各个轴向上测得的磁场，分别为Tlx，Tly, Tlz，将测量值分别与环境磁场相减即可得载体的固定干扰场，
【文档编号】G01R33/02GK103837845SQ201410029325
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】赵玉新, 常帅, 张瑶, 贾韧锋, 杜雪, 李旺, 吴迪, 张靖靖 申请人:哈尔滨工程大学