【CN110274586A】包含多光系原子磁力仪方向误差补偿的航空磁补偿方法【专利】

权利要求书2页 说明书10页 附图3页
CN 110274586 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种航空磁补偿方法，通过建立包含多光系光泵原子磁力仪方向误差补偿模型的航 空磁补偿模型，根据矢量磁力仪测量数据计算方向余弦，进行实时的航空磁补偿，可同时补 偿多光系原子磁力仪方向误差和飞机机动磁干扰；包括如下步骤：
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权 利 要 求 书
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3B .通过多光系原子磁力仪实时读取总磁场信息，使用带通滤波器对总磁场值滤波； 3C .通过矢量磁力仪得到磁场三个垂直分量BX ,BY ,BZ；通过式3和式5计算得到磁补偿相 关的方向余弦μi，使用相同的带通滤波器对方向余弦滤波； 3D .通过矢量磁力仪得到磁场三个垂直分量磁场值BX ,BY ,BZ，通过式2和式3计算得到方 向误差相关的方向余弦hi，使用相同的带通滤波器对方向余弦滤波； 3E .利用包含多光系原子磁力仪方向误差模型的航空磁补偿模型，滤波后的磁场总误 差值Bd ，滤波后的磁补偿相关的方向余弦μi和方向误差相关的方向余弦hi ，通过线性回归方 法求解磁补偿系数ai和方向误差系数bi。 3 .如权利要求2所述的航空磁补偿方法，其特征是，步骤3A中，飞机进行三种机动动作 的 角度峰峰值分别为20 °、10 °、10 °，每个机动动作三组 ，周期为4-12秒。 4 .如权利要求1所述的航空磁补偿方法，其特征是，步骤4)具体执行如下操作： 4A .通过多光系原子磁力仪实时读取总磁场，使用带通滤波器对总磁场值滤波； 4B .通过矢量磁力仪得到磁场三个垂直分量BX ,BY ,BZ，通过式3和式5，计算得到磁补偿 相关的方向余弦μi，使用相同的带通滤波器对方向余弦滤波； 4C .通过矢量磁力仪得到磁场三个垂直分量磁场值BX ,BY ,BZ，通过式2和式3，计算得到 方向误差相关的方向余弦hi，使用相同的带通滤波器对方向余弦滤波； 4D .利用步骤3)中得到的磁补偿系数ai和方向误差系数bi、步骤4B中得到的磁补偿相关 的方向余弦μi，步骤4C中得到的方向误差相关的方向余弦hi，利用式4包含多光系原子磁力 仪方向误差模型的航空磁补偿模型，计算得到磁场总误差值Bd； 4E .步骤4A得到的总磁场减去步骤4D得到的磁场总误差值Bd，得到补偿后的总磁场值。 5 .如权利要求1所述的航空磁补偿方法，其特征是，光泵原子磁力仪的原子气室个数n 为3；3个原子气室分别沿着XYZ轴方向，即θ1＝X ,θ2＝Y ,θ3＝Z；每个气室上的交变磁场线圈 方向与光传播的方向垂直，分别沿着YXX方向，即φ1＝Y ,φ2＝X ,φ3＝X。
代理人 黄凤茹
(51)Int .Cl . G01C 17/38(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 110274586 A (43)申请公布日 2019.09.24
( 54 )发明 名称 包含多光系原子磁力仪方向误差补偿的航
空磁补偿wk.baidu.com法 ( 57 )摘要
本发明公布了一种航空磁补偿方法，通过建 立包含多光系光泵原子磁力仪方向误差补偿模 型的航空磁补偿模型，根据矢量磁力仪测量数据 计算方向 余弦 ，进行实时的 航空磁补偿 ，可同时 补偿多光系原子磁力仪方向误差和飞机机动磁 干扰。本发明模型可以很好的与经典航空磁补偿 模型T-L模型结合 ，建立包含多光 系光泵原子磁 力仪方向误差补偿的航空磁补偿方法，将飞机磁 干扰和光泵原子磁力仪方向误差的补偿通过线 性回 归得到 总的 系数 后 ，进行实时 补偿。本发明 可以同时补偿飞机磁干扰和光泵原子磁力仪的 方向 误差 ，提高航空磁补偿得到的 T-L模型 系数 的准确性，进而提升航空磁探测能力。
BX ,BY ,BZ是三分量磁通门磁力仪测得的三个垂直方向的磁场值； 2) 建立包含多光 系原子磁 力仪方向 误差模型的 航空磁补偿模型 ，称为 总模型 ，表示为 式4：
其中 ，Bd为磁场总误差值 ；ai为待回归的 磁补偿系数 ，Bh为多光系原子磁力仪方向误差 模型计算的方向误差，μi是磁补偿相关的方向余弦，表示为式5：
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说 明 书
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包含多光系原子磁力仪方向误差补偿的航空磁补偿方法
技术领域 [0001] 本发明属于光泵原子磁力仪和航空磁探测技术领域，涉及一种包含多光系原子磁 力仪方向误差补偿的航空磁补偿算法，该方法能够同时补偿多光系原子磁力仪方向误差和 飞机机动磁干扰，进而提升航空磁探测能力。
3)飞机进行校准飞行，得到磁补偿系数ai和方向误差系数bi； 4)此后，飞机在每次正常飞行时： 通过多光系原子磁力仪实时读取总磁场； 利用磁补偿系数ai和飞机矢量磁力仪实时得到的磁补偿相关的方向余弦μi和方向误差 相关的方向余弦hi，计算得到飞机磁干扰和多光系原子磁力仪方向误差带来的总误差值； 总磁场中去掉总误差值，即可得到补偿后的总磁场值； 通过上述步骤，实现包含多光系原子磁力仪方向误差补偿的航空磁补偿。 2 .如权利要求1所述的航空磁补偿方法，其特征是，步骤3)飞机进行校准飞行，具体执 行如下操作： 3A .飞机进行三种机动动作，包括横滚、俯仰、偏航；
1)建立多光系原子磁力仪方向误差模型，表示为式1：
其中 ，Bh为多光系原子磁力仪方向误差模型计算的方向误差 ；bi为待回归的方向误差系 数；hi为方向误差相关的方向余弦，表示为式2：
其中，i＝1 ,2 ,3 ...n代表原子气室编号，n代表原子气室个数，地磁场与飞机坐标系XYZ 轴的夹角记为X ,Y ,Z，θi是第i个原子气室安装的方向与地磁场的夹角，θi＝X或Y或Z，φii是 第i个原子气室上施加的交变磁场方向与与地磁场的夹角，φii＝X或Y或Z；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910039920 .7
(22)申请日 2019 .01 .16
(71)申请人 北京大学 地址 100871 北京市海淀区颐和园路5号
(72)发明人 郭弘 彭翔 王贺 王海东 都长平 刘洋
(74)专利代理机构 北京万象新悦知识产权代理 有限公司 11360