捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)誤差分析及校正補償技術(shù).pdf

1、地磁場是矢量場，單純進行總量測量難以獲取全面的磁信息。地磁矢量測量能有效克服總量測量的不足，在地磁導航、磁目標探測、磁異測量、數(shù)字化地球建設等方面具有重要的應用價值。
　　論文在提出捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點對捷聯(lián)式地磁矢量系統(tǒng)誤差機理、三軸磁傳感器校正、慣導與磁傳感器坐標系非對準誤差校正、慣導干擾分量補償、系統(tǒng)測試與應用等問題進行研究。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1.深入分析了影響地磁矢量系統(tǒng)誤差要素，揭示了

2、捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的誤差機理。構(gòu)建了捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)，分析了磁傳感器誤差、慣導與磁傳感器坐標系非對準、慣導干擾等因素對測量結(jié)果的影響，揭示了地磁矢量測量系統(tǒng)誤差機理，建立了誤差綜合傳遞模型，為捷聯(lián)式地磁矢量測量系統(tǒng)的優(yōu)化設計及校正補償提供了理論指導。
　　2.研究了三軸磁傳感器系列校正問題，實現(xiàn)了校正優(yōu)化設計，提升了校正效果。提出了基于L-M算法的磁傳感器校正方法，與傳統(tǒng)的UKF、RLS、DE、高斯牛頓法、遺傳算法等校正

3、方法比較，該算法在初始參數(shù)敏感性、校正效果、魯棒性、計算時間等方面綜合優(yōu)勢明顯；提出了對稱采樣策略，增強了磁傳感器校正參數(shù)的通用性；提出了磁傳感器非線性一體化校正模型，校正后誤差進一步降低3倍，有效解決了傳統(tǒng)校正模型的非線性問題；提出了基于最小二乘支持向量機的溫度誤差補償方法，補償后溫度誤差降低兩個數(shù)量級，解決了難以分別進行刻度因子和零偏溫度特性測試的問題。
　　3.研究了慣導坐標系與磁傳感器坐標系對準問題，建立了兩種基于磁/重投

4、影不變原理的非對準校正方法，解決了難以通過機械手段進行對準的難題。提出了基于磁場/重力在固定坐標系投影不變原理的非對準誤差校正法，通過建立中間坐標系，分別計算磁傳感器/慣導與中間坐標系之間的非對準角，間接實現(xiàn)了磁傳感器與慣導之間非對準誤差校正；同時，提出了基于磁場/重力在平面垂向投影不變原理的非對準誤差校正法。結(jié)果表明，兩種非對準校正方法均能有效克服機械上難以實現(xiàn)坐標系對準的難題。
　　4．研究了磁干擾補償問題，提出了磁干擾分量補

5、償方法，克服了傳統(tǒng)總量干擾補償法的不足。從理論和實驗上驗證了總量補償法對分量補償?shù)氖裕岢隽嘶谥苯桥_的分量補償法，通過設計輔助設備，提供磁場分量真實值進行分量線性約束；提出了基于慣導姿態(tài)相對變化信息的分量補償法，利用姿態(tài)的相對變化，建立分量約束信息，無需獲取各姿態(tài)下真實分量值；實現(xiàn)了分量補償。提出了基于基準地磁信息的分量補償法，利用當?shù)匾阎卮判畔⑦M行分量補償，無需提供分量真值，且無需解高維度非線性方程。三種分量補償法均能有效克服