[发明专利]一种带噪声抑制的三轴磁传感器定标方法

摘要

本发明公开了一种带噪声抑制的三轴磁传感器定标方法，具体步骤是步骤1确定噪声上限；步骤2对噪声方差进行估计；步骤3计算对应的最小特征向量，采用奇异值svd分解计算最小特征向量，并代入步骤2中估计噪声方差；步骤4利用ALS方法求得椭球参数Ce和d，进而求得C；步骤5利用公式hE＝C‑1hM‑d，修正三轴传感器输出数据，即成。本发明的方法，使系统既能工作在较强的噪声干扰条件下又能保证工程可实现性，有效抑制强噪声信号，明显改善三轴磁传感器抗噪性能，提高了磁测系统的测量精度。

主权项

一种带噪声抑制的三轴磁传感器定标方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：确定噪声上限假定其中噪声上限un＞0，引入目标函数式：当即使得获得最小特征值λmin所对应的当趋于无穷时，趋于0，因此对un的约束是，当满足时，所对应un上限值即确定为噪声上限；步骤2：对噪声方差进行估计估计噪声方差如下式：σ^n2=argmin0≤σn2≤un2|λmin(YALS(σn2))|,---(8)]]>其中表示以为自变量代入YALS(x)，其为对噪声的一致性估计，且其精确度由噪声上限的约束条件控制；步骤3：计算对应的最小特征向量采用奇异值svd分解计算最小特征向量，并代入步骤2中估计噪声方差；步骤4：利用ALS方法求得椭球参数Ce和d，根据公式Ce＝(C‑1)TC‑1求得三轴磁传感器乘性误差矩阵C；所述的ALS方法具体过程是：改进最小二乘法(ALS,Adjusted Least Square)得到噪声抑制下的误差参数估计方法，其间对噪声的处理为一致性估计，该改进方法简述如下：对于测量数据其中上标“‑”表示真实磁场值，“～”表示测量数据中包含的噪声，则椭球表面表示为：S(C‾e,u‾,v‾)={x‾(l)∈R3:x‾(l)TC‾ex‾(l)+u‾Tx‾(l)+v‾=0},---(3)]]>其中H为参考标量磁场，于是，最优估计描述为：QOLS(p)=minCe,u,vΣl=1m(x(l)TCex(l)+uTx(l)+v)2=minCe,u,vΣl=1m((x(l)⊗x(l))TxT1vec(Ce)uv)2=minCe,u,vΣl=1m(y(l)Tp)2=||Yp||2=pTYTYp=pTYOLSp,---(4)]]>其中，p＝[vec(Ce) uT v]T,算子vec(*)为将上三角矩阵表示为向量，定义参数：y(l)=x(l)⊗x(l)x(l)1T]]>Y＝[y(1) … y(m)]T于是，误差参数的改进估计式表示如下：E[QALS(p)]=Q‾OLS(p)=p‾TY‾OLSp‾,---(5)]]>即有此时，假设噪声服从均值为0，方差为的独立同分布，即当l1,l2＝1,…,m且l1≠l2时，若已知，则得到如下的关系式：YOLS(x‾)=(12πσn2)n/2∫-∞∞...∫-∞∞YALS(x‾+x~)Πi=1nexp(-x~i22σn2)dx~1...dx~n,---(6)]]>通过解卷积得到估计YALS，进而通过搜寻ALS对应的最小特征向量得到椭球参数Ce和d，进而对三轴磁传感器进行定标；步骤5：hM是任意一组三轴磁传感器未修正的测量数据，利用公式hE＝C‑1hM‑d，对三轴磁传感器输出数据进行修正，得到修正后的测量数据hE，即成。