【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】

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
空磁补偿方法 ( 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。
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：
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
Байду номын сангаас
(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
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；
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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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。
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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；