[发明专利]一种三轴磁通门航磁测量系统及矫正补偿方法

权利要求书

1.一种三轴磁通门航磁测量系统的矫正补偿方法，由搭载于飞行器上的航磁测量系统执行，其特征在于，包括以下步骤：

(1)装载于航测飞行器上的数据采集及矫正补偿装置加载矩阵运算和函数库；

(2)通过模拟输出三轴磁通门采集一系列飞行中原始磁场三分量数据H随磁通门探头姿态变化产生的三轴磁通门三个分量数字输出数据F₁，F₂，F₃并存储；

(3)将采集的一系列飞行中随姿态变化产生的三轴磁通门数字输出读数F作为数值输入，在计算机地面站系统中计算总磁场均值求解非线性最小二乘方程组，获得对三轴磁通门磁力仪具有共同影响的矫正补偿参数；

(4)将获得的补偿参数通过无线/有线数据实时传输模块写入到数据采集及矫正补偿装置，利用矫正补偿算法和矫正补偿参数对航磁飞行工作测线获得的矢量磁场和总场数据进行实时矫正补偿，和/或飞行后通过计算机地面站系统软件进行飞行后补偿，

所述对三轴磁通门磁力仪具有共同影响的矫正补偿参数为O,S,P,R,具体由O₁，O₂，O₃，S₁，S₂，S₃，α,β,R_xy,R_xz,R_yz这12个分量参数组成，对上述补偿参数建立数学模型为：

F＝S·R·P·H+O

其中，

O为零偏误差，硬铁效应和飞行器的恒定磁场累积误差的轴向干扰综合3*1矩阵：

S为灵敏度系数误差3*3对角矩阵:

P为3*3正交度误差系数矩阵，是从三轴正交坐标系到磁通门线圈坐标系的矩阵转换而来：

R为3*3磁通门自身软铁效应和飞行器感应磁场累积误差综合系数矩阵:

F为三轴磁通门数字输出读数：

H为原始磁场三分量数据，H₁，H₂，H₃为原始磁场三分量数据的三个分量：

根据三轴磁通门数字输出读数F为输入，通过补偿算法方程推算出原始磁场三分量数据H，所述补偿算法方程为H＝P^-1·R^-1·S^-1·(F-O)，

计算去除磁通门自身软铁效应和飞行器干扰磁场后的测量点的地球有效磁总场：

2.根据权利要求1所述的三轴磁通门航磁测量系统的矫正补偿方法，其特征在于，所述对三轴磁通门磁力仪具有共同影响的矫正补偿参数包括：三轴磁通门自身固有偏差参数、飞行器的恒定磁场参数和感应磁场参数；其中，所述三轴磁通门自身固有偏差包括零偏误差、灵敏度误差、正交度误差、探头自身的硬铁效应和软铁效应。

3.根据权利要求1所述的三轴磁通门航磁测量系统的矫正补偿方法，其特征在于，所述求解非线性最小二乘方程组采用Levenberg-Marquardt算法，判断公式为

其中，H′₁，H′₂，H′₃为原始磁场三分量数据H随着磁通门探头姿态的变化的三个分量，为总磁场均值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的三轴磁通门航磁测量系统的矫正补偿方法，其特征在于，所述方法可应用于垂直起降固定翼无人机、固定连接的普通固定翼飞行器和单、多旋翼飞行器；矫正补偿可在多数据同步采集矫正补偿系统中随飞行做实时补偿，或在航磁调查测线飞行获取原始矢量磁通门数据后，在地面计算系统中对采集到的数据进行飞行后处理。