[发明专利]一种飞行器载体的磁干扰补偿方法

权利要求书

1.一种飞行器载体的磁干扰补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，分别建立飞行器载体磁场的剩磁模型、感应磁场模型及涡流磁场模型，并将三者结合作为飞行器载体的总干扰磁场模型；

S2，建立关于剩磁模型的剩磁参数、感应磁场模型的感磁参数及涡流磁场模型的涡流磁场参数的方程；

S3，进行仿真试验，利用仿真试验结果及步骤S2中建立的方程，分别解得剩磁参数、感磁参数及涡流磁场参数，从而完成总干扰磁场模型的求解；

S4，利用求解后的总干扰磁场模型，对飞行器的磁场数据测量值进行补偿；

步骤S1中，建立剩磁模型的步骤包括：

将剩磁表示为：H_P＝{P₁ P₂ P₃}

则在测量点沿地磁矢量方向的投影为：

其中u_i＝cosθ_i为地磁矢量的方向余弦；

建立感应磁场模型的步骤包括：

将感应磁场在测量点处的矢量表示为：

沿地磁矢量方向的投影为：

其中：

i≠j时

a₁₁＝(i₁₁-i₃₃)B

a₂₂＝(i₂₂-i₃₃)B

令a₃₃＝0，此时

建立涡流磁场模型的步骤包括：

将涡流磁场在测量点处的矢量表示为：

根据方向余弦的性质，有：u₁u₁′+u₂u′₂+u₃u₃′＝0

令：

则涡流磁场沿地磁矢量方向的投影可表达成：

因此，总干扰磁场模型为：

步骤S2中，建立关于剩磁模型的剩磁参数、感应磁场模型的感磁参数及涡流磁场模型的涡流磁场参数的方程的步骤具体包括：

当飞机沿直线作小幅度机动时，有：

u_i(t)＝cos(θ_i0+Δθ_t(t))

＝cosθ_i0cosΔθ_i(t)-Sinθ_i0sinΔθ_i(t)

≈cosθ_i0-sinθ_i0·Δθ_i(t)

近似有u_i(t)＝U_i+v_i(t)；

其中U_i＝cosθ_i0，v_i(t)＝sinθ_i0·Δθ(t)；

由飞机机动所产生的磁场信号波动表示为：

S(t)＝H_d[U+v(t)]-H_d(U)

根据式(1)可得：

故有：

规定坐标1正向为飞行器的机首方向，坐标2正向为右侧机翼方向，坐标3正向为垂直方向，向下为正；

由得：

得到：

S(t)＝W₁v₁+W₂v₂+W₃v₁′+W₄v′₂ (2)

可见，式(3)中第一个式子是关于剩磁和感应磁场的，第二个式子是关于涡流磁场的；

系数U_i和W_i与航向有关，称为航向系数，记不同航向下的系数为U_ik和W_ik，下标k表示航向序号；

U_ik:i＝1～3,k＝1～4；W_ik:i＝1～2,k＝1～4

沿四个航向飞行，可以建立四组方程，由此可得到关于剩磁和感应磁场的8个未知数方程：

同理，利用四个航向的航向系数，得到关于涡流磁场8个参数的方程如下：

利用方程(4)和方程(5)，结合步骤S3中的试验结果，即可解得剩磁参数P_i、感磁参数a_ij及涡流磁场参数b_ij；

步骤S3中，采用三轴正交放置的线圈，通过计算机控制线圈驱动电流来产生三轴磁场矢量，以模拟飞行器的外部磁环境，从而完成仿真试验，并且，采用飞行器缩比模型来代替飞行器完成仿真试验；

步骤S3中，通过计算机控制线圈驱动电流来产生三轴磁场矢量的步骤具体包括：

对线圈的放置作如下限制：z′轴线圈沿垂直方向放置，磁场向下为正；x′轴线圈沿南北方向放置，磁场向北为正；y′轴线圈沿东西方向放置，磁场向东为正；

由于线圈安置的误差，线圈轴线x′、y′、z′不能构成正交坐标系，故建立直角坐标系xyz，并且使得：坐标z轴与z′轴线圈的轴线重合，向下为正；坐标y轴与z′轴线圈和y′轴线圈的轴线共面，y轴向东为正；坐标x轴垂直于y轴和z轴；因而也垂直于y′轴线圈轴线和z′轴线圈轴线，x轴向北为正；

在上述计算坐标系中，磁场强度的三分量与各轴线圈驱动电流的关系如下：

a₁₁、a₂₁、a₃₁、a₂₂、a₃₂、a₃₃均为三轴线圈的电磁系数，H_xo、H_yo、H_zo为本地地磁场在计算坐标系上的投影三分量，电磁系数和本地地磁场分量均为能够预先精确求出的常数；

对式(7)作线性变换如下：

其中

从而利用式(8)，能够根据所要模拟的磁场精确确定线圈驱动电流，从而实现通过计算机控制线圈驱动电流来产生三轴磁场矢量。