[发明专利]一种磁强计空间姿态标定方法及系统

说明书

本发明提供一种磁强计空间姿态标定方法及系统，方法至少包括：S1：基于总场磁力仪标定线圈装置的误差模型中的正交度、线圈系数和零偏；S2：将待测磁强计放置在已完成误差模型标定的线圈装置的均匀磁场区中，在所述待测磁强计空间姿态未知的前提下标定所述待测磁强计的灵敏度系数；S3：改变已校正的所述线圈装置的激励磁场，在标定所述待测磁强计的灵敏度系数的基础上，根据所述待测磁强计的测量输出，求解所述待测磁强计相对所述线圈装置的校正参考坐标系的方向余弦，并解算各所述待测磁强计法向量的夹角，从而获得所述待测磁强计的空间姿态。

技术领域

本发明涉及一种磁测量技术，特别是涉及一种磁强计空间姿态标定方法及系统。

背景技术

磁强计是用来测量磁场大小和方向的矢量传感器，而在开展高精度磁测量时获知其空间姿态具有极其重要的意义，比如使用磁强计阵列进行多传感器信息融合时，如果不考虑磁强计阵列之间的安装误差，容易引入测量误差。

超导量子干涉仪(SQUID：Superconducting QUantum Interference Device)是基于约瑟夫森结构建的一种磁通电压转换器，由其构成的超导磁传感器是目前已知灵敏度最高的磁传感器，能够测量非常微弱的磁信号，在生物磁、地球物理和低场核磁共振等极微弱磁场探测领域已有众多应用。

SQUID具有磁通量子化和高集成度等优势，可基于cascade结构的SQUID磁强计阵列通过磁通量子计数方法实现大量程的磁测量，而在磁通量子计数时，SQUID磁强计阵列中低灵敏度的SQUID磁强计需要为高灵敏度的SQUID磁强计提供参考，如果不同灵敏度SQUID磁强计的空间姿态未知，则在磁通量子计数时容易因为安装误差而误计数。而目前尚无针对单分量磁强计空间姿态的高精度标定方法，而磁强计的空间姿态对开展高精度磁测量至关重要，为解决这个问题，本发明提出了一种磁强计空间姿态标定方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁强计空间姿态标定方法，用于解决现有技术中尚无单分量磁强计空间姿态标定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁强计空间姿态标定方法，所述磁强计空间姿态标定方法至少包括：

S1：基于总场磁力仪标定线圈装置的误差模型中的正交度、线圈系数和零偏；

S2：将待测磁强计放置在已完成误差模型标定的线圈装置的均匀磁场区中，在所述待测磁强计空间姿态未知的前提下标定所述待测磁强计的灵敏度系数；

S3：改变已校正的所述线圈装置的激励磁场，在标定所述待测磁强计的灵敏度系数的基础上，根据所述待测磁强计的测量输出，求解所述待测磁强计相对所述线圈装置的校正参考坐标系的方向余弦，并解算各所述待测磁强计法向量的夹角，从而获得所述待测磁强计的空间姿态。

可选地，所述线圈装置为三维亥姆霍兹线圈，S1包括：

S11：建立所述三维亥姆霍兹线圈的误差模型；

S12：对所述三维亥姆霍兹线圈施加功率信号源，并在所述三维亥姆霍兹线圈的磁场均匀区放置所述总场磁力仪；

S13：设定一个恒定的总场值，以球面轨迹为模型进行遍历获取对应的三分量磁场强度数组，并按照所述三分量磁场强度数组和所述三维亥姆霍兹线圈的线圈系数设定值，通过所述功率信号源驱动所述三维亥姆霍兹线圈，监测所述三分量磁场强度数组对应的三维亥姆霍兹线圈的驱动电流和所述总场磁力仪的测量值；

S14：基于总场恒定的原则，构建所述三维亥姆霍兹线圈的误差模型标定的目标函数；

S15：求解所述目标函数的误差参数，从而获得所述三维亥姆霍兹线圈的正交度、线圈系数和零偏。

更可选地，S15中采用遗传算法求解所述目标函数的误差参数。