[发明专利]一种基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法

权利要求书

1.一种基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于，步骤包括：

S1.由移动载体搭载地磁矢量测量系统对目标测量区域进行连续测量，所述地磁矢量测量系统包括三轴磁传感器、三轴加速度计，由所述三轴磁传感器测量载体坐标系下三分量磁场值，由所述三轴加速度计测量载体相对于惯性空间的加速度在载体坐标系下的投影，即为重力加速度在载体坐标系各轴的分量；

S2.获取所述三轴加速度计的测量数据，根据所述三轴加速度计的测量数据求解出载体在地理坐标系下的俯仰姿态角、横滚姿态角；

S3.获取所述三轴磁传感器的测量数据，根据所述三轴磁传感器的测量数据以及步骤S2求解出的俯仰姿态角、横滚姿态角，求解出地磁水平分量和垂向分量；

所述步骤S3中，三轴磁传感器在载体坐标系下的测量值为(B_m,x,B_m,y,B_m,z)通过构，建消除航向角信息的地理坐标系下地磁水平分量和垂向分量的关系式为：

Z＝-sinθB_m,x+sinγcosθB_m,y+cosγcosθB_m,z

其中H为地磁水平分量，Z为垂向分量，θ，γ分别为所述俯仰姿态角、滚转姿态角；

根据构建的所述地磁水平分量和垂向分量的关系式，使用所述步骤S2计算得到的俯仰姿态角、横滚姿态角，最终求解出所述地磁水平分量和垂向分量。

2.根据权利要求1所述的基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于，所述步骤S1中测量过程中，控制所述移动载体匀速在目标测量区域内行驶。

3.根据权利要求1所述的基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于：所述移动载体为无磁小车，所述地磁矢量测量系统封装在一个无磁的一字型支架中，所述地磁矢量测量通过所述支架固定在无磁小车上。

4.根据权利要求1所述的基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于，所述步骤S2中求解俯仰姿态角、横滚姿态角时，根据所述三轴加速度计的测量数据先建立载体空间与地理空间坐标之间变换的第一坐标变换关系式，所述第一坐标变换关系式中包括欧拉旋转矩阵，根据所述欧拉旋转矩阵的值最终解算出所述俯仰姿态角、横滚姿态角。

5.根据权利要求4所述的基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于，所述步骤S2中求解俯仰姿态角、横滚姿态角的步骤包括：载体坐标系(X_b,Y_b,Z_b)为以所述地磁矢量测量系统中心点为坐标原点、以所述三轴磁传感器的敏感轴为坐标轴构成的坐标系，地理坐标系(X_n,Y_n,Z_n)为以所述地磁矢量测量系统中心点为坐标原点，以及分别以地理北向、地理东向和垂直向下为x、y、z轴构成的坐标系，所述三轴加速度计的测量数据为建立载体空间与地理空间之间变换的所述第一坐标变换关系式为：

其中g为重力加速度，为欧拉旋转矩阵；

所述欧拉旋转矩阵满足：

其中，φ,θ,γ分别为航向姿态角、俯仰姿态角、滚转姿态角；

根据所述欧拉旋转矩阵以及所述第一坐标变换关系式得到：

解算得到：

最终求解得到所述俯仰姿态角为所述横滚姿态角为

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于三轴加速度计测姿的地磁二分量测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述三轴磁传感器的测量数据，先建立载体坐标系与地理坐标系之间的第二坐标变换关系式，根据所述第二坐标变换关系式构建消除航向角信息的地理坐标系下地磁水平分量和垂向分量的关系式；根据构建的所述地磁水平分量和垂向分量的关系式，使用所述步骤S2计算得到的俯仰姿态角、横滚姿态角，最终求解出所述地磁水平分量和垂向分量。