一種飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法
【專利摘要】本研究屬于飛行器磁干擾場補償領(lǐng)域，具體涉及一種飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法。本發(fā)明包括：測量實驗區(qū)域的環(huán)境磁場；測量載體的固定磁場；測量載體的感應(yīng)干擾場，并解算感應(yīng)干擾場模型參數(shù)；測量載體的渦流干擾場，并解算渦流干擾場模型參數(shù)。本發(fā)明針對載體三項磁干擾場，在實驗過程中逐次進(jìn)行測量和解算，增強了實驗的針對性；通過有效地控制載體運動，避免了傳統(tǒng)方法中載體運動耦合問題帶來的解算誤差；通過進(jìn)行離線實驗和解算，避免了傳統(tǒng)方法必須的校準(zhǔn)飛行，節(jié)約了實驗資源；可對實驗環(huán)境的磁場進(jìn)行有效控制，避免了傳統(tǒng)方法中由于實驗區(qū)域磁場不穩(wěn)定帶來的誤差。
【專利說明】一種飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本研究屬于飛行器磁干擾場補償領(lǐng)域，具體涉及一種飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地磁場在工程和軍事應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用。無論是地磁圖的測繪、礦產(chǎn)資源探測、運載體地磁導(dǎo)航以及反潛探測等方面，都以精確的地磁場測量為基礎(chǔ)，但是飛行器搭載磁力儀進(jìn)行磁場測量時，不可避免的受到其自身載體的干擾。這是因為載體中均包含著大量的鐵磁性物質(zhì)，即使通過改進(jìn)載體材料、改進(jìn)載體上磁傳感器的配置方案可以有效降低這種干擾，但是對于高精度的工程應(yīng)用來講仍然是無法接受的。
[0003]載體對磁傳感器的干擾場可以分為以下幾類,一是固定干擾場，當(dāng)載體一定時，可認(rèn)為是定值；二是感應(yīng)磁場，它是載體在自身坐標(biāo)系的三個軸上感應(yīng)外界磁場所產(chǎn)生，并且在每個方向上的投影都會激發(fā)在所有三個方向上的感應(yīng)磁場；三是渦流磁場，它和載體圍繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動有關(guān)，并且在任意一個軸向上的轉(zhuǎn)動都會引起所有三個軸向上的渦流磁場；四是雜散磁場；它主要由載體上的電氣設(shè)備、線圈、發(fā)動機(jī)等工作時產(chǎn)生，一般呈現(xiàn)高頻的特性，且強度也比較低，可以通過濾波器進(jìn)行有效地消除，因此前三種干擾場是最重要的干擾來源。
[0004]在消除飛行器的磁干擾場方面，許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，其中以Leliak提出的航磁補償方案最為經(jīng)典，至今仍被作為克服這類干擾的標(biāo)準(zhǔn)方法，Leliak建立的干擾模型將載體的姿態(tài)轉(zhuǎn)動劃分為標(biāo)準(zhǔn)俯仰、橫滾、偏航這三類，并將每一類運動分開考慮，在載體進(jìn)行正常磁場測量飛行之前，首先在特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)飛行用來載體干擾場模型參數(shù)，但這個方法具有兩個主要問題，一是忽略了飛行器實際飛行時無法避免的運動耦合現(xiàn)象，從而會兒模型的求解帶來一定誤差；二是校準(zhǔn)飛行時要求的實驗區(qū)域磁場已知，強度變化小。這在實際應(yīng)用中會面臨較大的困難和局限性。
[0005]基于上述問題，本專利發(fā)明一種針對飛行器磁干擾場模型的離線實驗解算方案。進(jìn)行實驗需要的設(shè)備主要有:磁場發(fā)生器(可以在軸線方向上產(chǎn)生需要的均勻磁場，共需要三組)；三軸轉(zhuǎn)臺(可以搭載實驗對象在三個轉(zhuǎn)動自由度上進(jìn)行轉(zhuǎn)動)。
[0006]首先利用所有實驗設(shè)備搭建實驗環(huán)境，在不搭載研究載體的情況下測量環(huán)境磁場，分別針對飛行器的干擾場類型進(jìn)行實驗和模型解算。利用本方法，通過在固定的環(huán)境中進(jìn)行實驗，避免了傳統(tǒng)方法為解算干擾場模型所必需的校準(zhǔn)飛行，節(jié)約了人力、物力資源；在實驗過程中，通過控制三軸轉(zhuǎn)臺帶動載體進(jìn)行預(yù)定的三軸轉(zhuǎn)動，避免了實際飛行中不可控的運動耦合帶來的的計算誤差，同時避免了飛行器校準(zhǔn)飛行時的姿態(tài)受限問題；此外，由于針對載體的不同干擾場類型分別進(jìn)行實驗，并采用逐步解算的方法，增強了模型參數(shù)的解算精度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種避免解算誤差、節(jié)約資源的飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009](I)測量實驗區(qū)域的環(huán)境磁場:
[0010]將三軸磁傳感器放置在磁場發(fā)生器包圍的實驗區(qū)域內(nèi)，傳感器的三個軸向分別與磁場發(fā)生器組成的直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致，測量實驗環(huán)境中三個軸向上的磁場強度，設(shè)X，y, z軸向上的磁場分別為Ttlx, T0y, T0z,為初始環(huán)境磁場；
[0011](2)測量載體的固定磁場:
[0012]將三軸傳感器固定安裝在載體內(nèi)，使傳感器的三個軸向與載體坐標(biāo)系的軸向一致，載體坐標(biāo)系的三個軸向與實驗環(huán)境的三個軸向一致，不啟動磁場發(fā)生器，記錄此時載體內(nèi)三軸傳感器在各個軸向上測得的磁場，分別為Tlx，Tly, Tlz，將測量值分別與環(huán)境磁場相減即可得載體的固定干擾場，
【權(quán)利要求】
1.一種飛行器磁干擾場模型參數(shù)解算方法，其特征在于: (1)測量實驗區(qū)域的環(huán)境磁場: 將三軸磁傳感器放置在磁場發(fā)生器包圍的實驗區(qū)域內(nèi)，傳感器的三個軸向分別與磁場發(fā)生器組成的直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致，測量實驗環(huán)境中三個軸向上的磁場強度，設(shè)X，y，ζ軸向上的磁場分別為Ttlx, T0y, T0z,為初始環(huán)境磁場； (2)測量載體的固定磁場: 將三軸傳感器固定安裝在載體內(nèi)，使傳感器的三個軸向與載體坐標(biāo)系的軸向一致，載體坐標(biāo)系的三個軸向與實驗環(huán)境的三個軸向一致，不啟動磁場發(fā)生器，記錄此時載體內(nèi)三軸傳感器在各個軸向上測得的磁場，分別為Tlx，Tly, Tlz，將測量值分別與環(huán)境磁場相減即可得載體的固定干擾場，
【文檔編號】G01R33/02GK103837845SQ201410029325
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】趙玉新, 常帥, 張瑤, 賈韌鋒, 杜雪, 李旺, 吳迪, 張靖靖 申請人:哈爾濱工程大學(xué)