[发明专利]一种基于椭球拟合的磁力计校正方法

说明书

本发明公开了一种基于椭球拟合的磁力计校正方法，包括如下步骤：1、根据磁力计所受到误差影响，建立磁力计误差模型：2、根据收集到的磁力计测量数据，将磁力计误差模型转化为磁力计椭球误差模型；3、计算磁力计椭球误差模型中的参数，并计算出椭球拟合的残差；4、确定满意区间，并计算满意值、满意区间概率，当满意区间概率小于满意值，去除去噪点，返回步骤3利用剩余数据重新计算磁力计椭球误差模型中的参数，并计算出椭球拟合的残差，再次执行步骤4，直到满意区间概率大于满意值，进而求出椭球拟合的误差，完成磁力计校正。该方法可以有效的提高磁力计校正及补偿精度，且该方法可靠性强、成本低、精度高、计算过程简洁。

技术领域

本发明属于导航仪器校正领域，具体涉及一种基于椭球拟合的磁力计校正方法。

背景技术

在导航系统中，加速度计和陀螺仪组成惯性测量单元(IMU)，在某些精度要求较高的情况下，加速度计和陀螺仪自身的误差及漂移造成IMU输出的姿态和航向参数精度无法满足导航系统的要求。由于磁力计具有估计误差不积累的优点，因此磁力计常常被用来补偿陀螺仪的漂移从而提高姿态角的测量精度。由惯性测量单元(IMU)和磁力计组成的导航系统，可以提高姿态角及航向角的精度。但是，磁力计的输出会受到自身以及周围磁场环境干扰而失真产生误差，如偏置误差、比例因子误差、非正交误差、安装误差、硬磁和软磁误差。因此，在磁力计使用之前必须进行校正和补偿。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于椭球拟合的磁力计校正方法，该方法可以有效的提高磁力计校正及补偿精度，且该方法可靠性强、成本低、精度高、计算过程简洁。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种基于椭球拟合的磁力计校正方法，包括如下步骤：

(1)根据磁力计所受到误差影响，建立磁力计误差模型：

其中是磁力计的输出矢量，B^b是当地磁场矢量在载体坐标系中的分量，b₀是总偏置误差矢量，M＝C_mC_nC_s(I_3×3+C_si)是总变换矩阵，C_s是比例因子误差矩阵，C_m是安装误差矩阵，C_n是非正交误差矩阵，C_si是软磁误差矩阵，I_3×3是3×3维单位矩阵，M^-1为矩阵M的逆矩阵；

(2)根据磁力计误差特性以及收集到的磁力计测量数据，将磁力计误差模型转化为磁力计椭球误差模型：

(3)计算磁力计椭球误差模型中的参数，并计算出椭球拟合的残差；

(4)根据残差的统计信息确定满意区间，并计算满意值、满意区间概率，所述满意值为服从正态分布的变量落入满意区间的概率，满意区间概率为测量数据落入满意区间的概率，当满意区间概率小于预设的满意值，去除去噪点，返回步骤(3)利用剩余数据重新计算磁力计椭球误差模型中的参数，并计算出椭球拟合的残差，再次执行步骤(4)，对残差结果进行分布计算分析，直到满意区间概率大于预设的满意值，进而求出椭球拟合的误差，完成磁力计校正。

步骤(2)中磁力计椭球误差模型的代数形式为：

其中α＝(a,b,c,d,e,f,p,q,r,s)为椭球参数，v为磁力计误差模型中的磁力计的输出矢量v_x,v_y,v_z分别为v在三维坐标系中三个坐标轴上的分量。

通过最小二乘法计算磁力计椭球误差模型中的椭球参数α。