(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211217160.2 (22)申请日 2022.10.01 (71)申请人 北京卫星信息 工程研究所 地址 100095 北京市海淀区中关村环保科 技园锦带路7 7号院 申请人 北京海迈格科技有限公司 (72)发明人 刘敦歌　穆雅鑫　张乐　金世超　 张可佳　尹心　 (74)专利代理 机构 南京北辰联和知识产权代理 有限公司 323 50 专利代理师 于忠洲 (51)Int.Cl. G01V 3/38(2006.01) G01R 33/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 一种基于小信号模型的矢量磁场传感器航 磁补偿方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于小信号模型的矢量 磁场传感器航磁补偿方法， 步骤包括： 由无人机 磁测系统飞行多条测线， 获取每条测线的磁场数 据； 对获取的磁场数据进行预处理， 滤除磁场数 据中的高频干扰磁场； 利用高通滤波器提取磁场 数据中的平台干扰磁场； 依据小信号补偿模型建 立补偿参数的线性方程组； 利用最小二乘法对线 性方程组求解从而确定补偿参数； 将补偿参数应 用到矢量磁场传感器的航磁补偿中。 该矢量磁场 传感器航磁补偿方法能够实现矢量磁场传感器 的航磁有效补偿， 且无需额外的传感器， 也无需 旋转磁场传感器系统， 对飞行平台的要求低。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115480316 A 2022.12.16 CN 115480316 A 1.一种基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 由无 人机在局部区域飞行多条测线， 平台磁测系统获取每条测线的磁场数据； 步骤2， 对获取的磁场数据进行 预处理， 滤除磁场数据中的高频干扰 磁场； 步骤3， 构建一个高通滤波器， 并利用高通滤波器提取磁场数据中的平台干扰 磁场； 步骤4， 依据小信号补偿模型建立补偿参数的线性方程组； 步骤5， 利用最小二乘法对线性方程组求 解从而确定补偿参数； 步骤6， 将补偿参数应用到 矢量磁场传感器的航磁补偿中。 2.根据权利要求1所述的基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特征在 于， 步骤1中， 测线至少为3条， 在每条测线上获取N个采样点的磁场数据。 3.根据权利要求1所述的基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特征在 于， 步骤2中， 在进行 预处理时， 利用低通滤波器对获取的磁场数据进行 预处理。 4.根据权利要求1所述的基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特征在 于， 步骤3中， 利用高通滤波器提取磁场数据中的平台干扰 磁场的具体步骤为： 设定矢量磁场传感器的第n个采样点的磁场数据 为： 式中， 为第n个采样 点处的测量地磁场矢量， 为第1个采样 点处的测量地磁场矢 量， R(n)表 示第n(n≥1)个采样点处矢量磁场传感器的坐标系到第1个采样点处矢量磁场传 感器坐标系之间的转换矩阵， 且 满足 为第n个采样点处无人机中软铁材料引起的感应干扰磁场， 为第1个采样点处 无 人 机 中 软 铁 材 料 引起的 感 应 干 扰 磁 场 ， 且 满 足 A是软铁引起干扰 磁场的系数矩阵， 是一个对称矩阵； 为第n个采样点处无人机产生的恒定干扰磁场， 为第1个采样点处无人机产生 的恒定干扰磁场， 且设定 满足 由于平台干扰磁场远小于地磁场， 于是矢量磁场测量磁场信号的模值近似为地磁场模 值叠加平台干扰 磁场在地磁场方向的投影， 因此第n个采样点处磁场信号的模值满足： 式中， ‖ ‖表示 L2范数， 为第n个采样点处地磁场矢量的单位向量； 再 结合式(1)和(2) 得到高通滤波器提取的平台干扰 磁场为： 5.根据权利要求4所述的基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特征在 于， 步骤4中， 依据小信号补偿模型建立补偿参数的线性方程组的具体步骤为： 根据罗德里格旋转公式， R(n)根据 和 估计为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115480316 A 2式中， 由于无人机平台产生的感应干扰磁场和恒定干扰磁场远远小于地磁场矢量 因此公 式(2)中 近似等于 于是 的近似结果 为： 式中， Bmx(n)、 Bmy(n)以及Bmz(n)分别为第n(n＝1,2, …,N)个采样点处矢量磁场传感器 的输出结果， 由此将公式(3)转换为补偿参数的线性方程， 并将线性方程写为矢量形式为： 式中， 矢量 6.根据权利要求5所述的基于小信号模型的矢量磁场传感器航磁补偿方法， 其特征在 于， 步骤5中， 利用最小二乘法确定补偿参数的具体步骤为： 获取补偿飞行 得到的N个采样点数据， 再根据式(6)组成一系列线性方程组： PXc＝Bh                  (7) 式中， Xc为补偿参数， Xc＝[αxx αxy αxz αyy αyz αzz bx by bz]T， 定义 p1、 p2、…及pN分别表示第1、 2、 …及第N个采样点处的矢量， 定义 …及 分别表示第(n＝1,2, …,N)个采样点处 测量的磁场通过高通滤波后的信号； 再由P和Bh计算出系统的补偿参数 Xc为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115480316 A 3