本發(fā)明涉及的是一種地磁場(chǎng)測(cè)量方法，具體地說(shuō)是一種捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正方法。

背景技術(shù)：

地磁場(chǎng)測(cè)量是測(cè)量地磁要素及其隨時(shí)間和空間的變化，為地質(zhì)調(diào)查和地球磁場(chǎng)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有助于了解地球的成因和演變過(guò)程，掌握火山的活動(dòng)規(guī)律及地震預(yù)報(bào)等。在航空航天、資源勘探等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。磁通門型三軸磁強(qiáng)計(jì)等是用于測(cè)量地磁場(chǎng)三分量及其模量的常用儀器。由于制造技術(shù)和安裝工藝的不完善等因素，三軸磁強(qiáng)計(jì)存在三軸非正交、軸間比例因子偏差及零偏等儀器誤差；三軸磁強(qiáng)計(jì)通常捷聯(lián)于載體，因此三軸磁強(qiáng)計(jì)與載體之間存在安裝對(duì)準(zhǔn)誤差；周圍環(huán)境還有一定的硬鐵磁場(chǎng)和軟鐵磁場(chǎng)等干擾磁場(chǎng)。這些儀器誤差和干擾磁場(chǎng)會(huì)影響捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)三分量及其模值的測(cè)量精度。

為了精確地測(cè)量地磁場(chǎng)的三分量及其模值，需要進(jìn)行捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正。早期的羅差校正利用地磁場(chǎng)的實(shí)測(cè)值計(jì)算載體與磁北的航向角，然后利用參考航向角進(jìn)行校正。但在校正時(shí)，第一，需要獨(dú)立的外部設(shè)備提供基準(zhǔn)航向角作為參考信息；第二，只能修正航向角并在標(biāo)定過(guò)程中要求載體保持水平；第三，求得的系數(shù)是當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的函數(shù)，當(dāng)載體遠(yuǎn)離標(biāo)定地點(diǎn)時(shí)，原標(biāo)定系數(shù)不能使用，需重新標(biāo)定?；跇?biāo)定地點(diǎn)地磁場(chǎng)的模不隨傳感器姿態(tài)改變而變化，人們提出了各種不同的“姿態(tài)獨(dú)立”的標(biāo)定方法。這種方法擺脫了對(duì)姿態(tài)信息的依賴，簡(jiǎn)化了標(biāo)定過(guò)程及其條件，不需要額外的姿態(tài)測(cè)量裝置。

采用總體最小二乘法可以對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)及干擾磁場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定，或者需要外部提供地磁場(chǎng)的模值，或者算法較為復(fù)雜，增加了算法的硬件開(kāi)銷(吳志添，武元新，胡小平，吳美平.基于總體最小二乘的捷聯(lián)三軸磁力儀標(biāo)定與地磁場(chǎng)測(cè)量誤差補(bǔ)償，兵工學(xué)報(bào)，2012，33(10)：1202-1209)。非線性、兩步估計(jì)法先利用最小二乘法估計(jì)出中間變量，再根據(jù)中間變量代數(shù)求解出磁強(qiáng)計(jì)的零偏誤差、硬磁誤差和比例因子誤差(gebre-egziabherd,elkaimgh,powelljd,etal.anon-lineartwo-stepestimationalgorithmforcalibratingsolid-statestrap-downmagnetometers[c].in8^thinternationalst.petersburgconferenceonnavigationsystems(ieee/aiaa).petersburg,ieee,2001:290-297)。fostercc等對(duì)該方法進(jìn)行了擴(kuò)展，使之可以估計(jì)包含安裝誤差和非正交誤差在內(nèi)的模型參數(shù)(fostercc,elkaimgh.extensionofanonlineartwo-stepcalibrationmethodologytoincludenon-orthogonalsensoraxes.ieeejournalofaerospaceelectronicssystems,2008,44:1070-1087)。以two-step法的計(jì)算結(jié)果作為初值，應(yīng)用牛頓法等非線性尋優(yōu)方法進(jìn)行迭代求解，得到更加精確的參數(shù)估計(jì)(vasconcelosjf,elkaimg,silvstrec,etal.geometricapproachtostrap-downmagnetometercalibrationinsensorframe.ieeetransactionsonaerospaceandelectronicsystems,2011,47(2):1293-1306)。吳德會(huì)將地磁場(chǎng)模值的測(cè)量誤差模型進(jìn)行線性化，構(gòu)造flann網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)誤差參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)(吳德會(huì)，黃松嶺，趙偉.基于flann的三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正研究，儀器儀表學(xué)報(bào)，2009，30(3)：449-453)。以上方法能校正三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差，但在原理上也需測(cè)量地磁場(chǎng)的模值，而且沒(méi)有考慮干擾磁場(chǎng)的影響。

目前，三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正方法有的只校正一種或兩種儀器誤差，有的沒(méi)有考慮干擾磁場(chǎng)、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差等因素，特別的是，多數(shù)與姿態(tài)無(wú)關(guān)的誤差校正方法需配備測(cè)量當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)模值的標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)和/或測(cè)姿設(shè)備等，增加了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量誤差校正系統(tǒng)的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種地磁場(chǎng)的測(cè)量精度，對(duì)不同水平的測(cè)量噪聲具有較好的魯棒性，能降低地磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的成本的基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

步驟1、選取一塊地磁場(chǎng)穩(wěn)定的開(kāi)闊區(qū)域作為捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的標(biāo)定區(qū)域，捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)分別繞載體的三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，獲取不同傳感器姿態(tài)下的地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)；規(guī)范化地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的每個(gè)分量；將數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為2n的地磁測(cè)量數(shù)據(jù)分成兩個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)目相同的集合和用下標(biāo)i和j表示兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)集合；

步驟2、用這兩個(gè)地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)集合和訓(xùn)練函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲得訓(xùn)練成功后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值

步驟3、由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值按式(1)計(jì)算捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量矩陣的逆矩陣ωm的估計(jì)值按式(2)計(jì)算捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的等效零偏的估計(jì)值

式中，為權(quán)值向量的元素；

步驟4、將步驟3中的和代入式得到經(jīng)誤差校正后的地磁場(chǎng)估計(jì)值。

本發(fā)明提供了一種基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法，該方法不僅能校正三軸磁強(qiáng)計(jì)的非正交、比例因子和零偏這些儀器誤差，而且能校正安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及硬鐵磁場(chǎng)和軟鐵磁場(chǎng)這些干擾磁場(chǎng)引起的測(cè)量誤差；可以在沒(méi)有提供標(biāo)定地地磁場(chǎng)模值的情況下對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正。這種捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正法無(wú)需其他設(shè)備提供準(zhǔn)確的外部姿態(tài)信息。本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法能一步校正捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)，提高了地磁場(chǎng)的測(cè)量精度，校正步驟較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便；捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法不需要其他輔助設(shè)備測(cè)量地磁場(chǎng)及載體姿態(tài)，也簡(jiǎn)化了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)校正裝置，降低了地磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：提出的一種基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法具有算法較簡(jiǎn)單、低成本及操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以在沒(méi)有提供標(biāo)定地地磁場(chǎng)模值的情況下對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正。本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法能一步地校正捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)，提高了地磁場(chǎng)的測(cè)量精度，而且對(duì)不同水平的測(cè)量噪聲具有較好的魯棒性；同時(shí)，本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法不需要額外的標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)這一地磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備，也無(wú)需姿態(tài)測(cè)量設(shè)備提供準(zhǔn)確的外部姿態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正裝置的簡(jiǎn)單化，校正操作也變得簡(jiǎn)便，提高了地磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說(shuō)明

圖1是由地磁場(chǎng)模平方差的測(cè)量模型構(gòu)造而成的函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖。

圖2是捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量及其誤差的一步校正法方框圖。

圖3是基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法的流程圖。

圖4a-圖4b是校正前后的地磁場(chǎng)模值的平均絕對(duì)測(cè)量誤差與三軸磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量噪聲方差之間的關(guān)系曲線。

圖5是由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到的校正前后的地磁場(chǎng)模值測(cè)量誤差曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述：

步驟1、由含儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量誤差模型，建立場(chǎng)模平方差的測(cè)量模型。

一般來(lái)說(shuō)，捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量誤差源有：1)傳感器自身結(jié)構(gòu)、材料和電路等引起非正交誤差、比例因子誤差和零偏等，2)硬鐵磁場(chǎng)和軟鐵磁場(chǎng)等外部干擾磁場(chǎng)，3)三軸磁強(qiáng)計(jì)與載體之間的安裝誤差。因此，捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量誤差模型為

其中，上標(biāo)b為載體坐標(biāo)系，上標(biāo)n為當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系，上標(biāo)s為傳感器坐標(biāo)系，為捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量值，測(cè)量矩陣為dm＝csfcnocm(i3×3+csi)，等效零偏為為捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的輸出矢量，為當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)矢量，為n系到b系的方向余弦矩陣，為硬鐵磁場(chǎng)，csi為軟鐵磁場(chǎng)系數(shù)矩陣，為傳感器的零偏，cm為安裝誤差矩陣，cno為非正交誤差矩陣，csf為比例因子誤差矩陣，v^s為測(cè)量噪聲。

為推導(dǎo)方便，先去掉式(1)中的v^s，得

式中，在地磁場(chǎng)仿真數(shù)據(jù)中加入v^s或者采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以反映傳感器測(cè)量噪聲對(duì)誤差校正的影響。

由式(2)得

令ωm＝i3×3+δω，在對(duì)式(3)進(jìn)行一級(jí)近似及模值平方差分運(yùn)算后，得到

式中，和為的三分量，和為的三分量，δωμν(μ，ν＝1,2,3)為δω的矩陣元。

步驟2、捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)分別繞載體的三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，獲取不同傳感器姿態(tài)下的地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)；規(guī)范化測(cè)量數(shù)據(jù)的每個(gè)分量；將數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為2n的地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)分成兩個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)目相同的集合和

步驟3、用這兩個(gè)地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)集合對(duì)和訓(xùn)練由步驟1中式(4)構(gòu)造的函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值向量為

步1)設(shè)定迭代次數(shù)iter的初值，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值w的初值，誤差emax的初始值，誤差量ε＞0，學(xué)習(xí)因子α。

步2)將兩個(gè)數(shù)據(jù)集合和作為函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，按式(4)計(jì)算δs(t)，計(jì)算再計(jì)算最后按式(6)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)權(quán)值迭代，

w(t+1)＝w(t)-αe(t)p(t)(6)

式中，p(t)＝[p1(t)p2(t)…p12(t)]，

步3)計(jì)算emax(iter)＝max{|e(t)|}，δemax＝|emax(iter+1)-emax(iter)|。

步4)如果δemax＜ε，或者達(dá)到最大迭代次數(shù)，則訓(xùn)練結(jié)束，轉(zhuǎn)步5)；否則，iter＝iter+1，轉(zhuǎn)步2)。

步5)輸出訓(xùn)練結(jié)束后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值

步驟4、由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值按式(7)計(jì)算矩陣ωm的估計(jì)值按式(8)計(jì)算的估計(jì)值

步驟5、將步驟4中的和代入式(9)，得到經(jīng)誤差校正后的地磁場(chǎng)估計(jì)值

利用函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的測(cè)量模型對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正，其一步校正法的方框圖如圖2所示，三軸磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得的地磁場(chǎng)為經(jīng)誤差校正后的地磁場(chǎng)為基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法的流程圖如圖3所示。

為直接地反映基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的一步校正法對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)的校正效果，定義校正前和校正后的地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差δbe和分別如式(10)和(11)所示。

式中，為測(cè)得的當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)模值，為校正后的當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)模值，為當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)場(chǎng)模的真值，|·|表示求該物理量的絕對(duì)值。絕對(duì)測(cè)量誤差越小，表明地磁場(chǎng)模值的補(bǔ)償精度越高，捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正效果越好。分別表示校正前和校正后的地磁場(chǎng)模值的平均絕對(duì)測(cè)量誤差，其中e(·)表示求平均值。

利用irgf12模型計(jì)算某地的地磁場(chǎng)，其x方向分量y方向分量和z方向分量捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量矩陣dm的各元素為d11＝1.0066、d12＝0.0197、d13＝0.0133、d21＝-0.0238、d22＝1.0115、d23＝0.0093、d31＝-0.0209、d32＝-0.0131、d33＝1.0155；等效零偏為捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)分別繞載體的三個(gè)軸旋轉(zhuǎn)并均勻采樣，每個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的采樣點(diǎn)數(shù)為90，每個(gè)軸的噪聲為相互獨(dú)立的白噪聲，其均值為0，方差為σ。函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值選為01×12，學(xué)習(xí)因子α＝0.001，ε＝10^-6(μt)²。利用基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的一步校正法對(duì)這個(gè)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差校正。

20次montecarlo仿真實(shí)驗(yàn)得到校正前和校正后的地磁場(chǎng)模值的平均絕對(duì)測(cè)量誤差與三軸磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量噪聲σ之間的關(guān)系曲線分別如圖4a和圖4b所示，測(cè)量噪聲的單位為nt。由圖4a和圖4b可知，和都隨σ的增大而呈增加趨勢(shì)，但增加的幅度不大，這表明本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法對(duì)不同水平的測(cè)量噪聲具有較好的魯棒性。明顯小于和的單位為μt；在這個(gè)測(cè)量噪聲范圍內(nèi)，的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.76730μt和0.00250μt，的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.30380μt和0.01493μt，這表明本發(fā)明所提的誤差校正方法能有效地減小捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，提高了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)模值的測(cè)量精度。

采用某型三軸磁通門磁強(qiáng)計(jì)的誤差測(cè)試實(shí)驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)(閆輝，肖昌漢，張朝陽(yáng).三分量磁通門傳感器水平修正方法.電子測(cè)量及儀器學(xué)報(bào)，2006，20(16)：90-93頁(yè))，在相對(duì)穩(wěn)定的地磁場(chǎng)環(huán)境下，改變磁通門磁強(qiáng)計(jì)的安放姿態(tài)，記錄20個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值選為01×12，學(xué)習(xí)因子α＝0.001，ε＝10^-6(μt)²，利用基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的一步校正法對(duì)這個(gè)三軸磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差校正。用地磁場(chǎng)模值測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值作為真值，得到校正前后的地磁場(chǎng)模值的測(cè)量誤差曲線如圖5所示，圖中表示校正之前的地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差曲線，表示校正之后的地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差曲線，的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.23272μt和0.13996μt，的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.00790μt和0.00742μt。由此可知，校正后的三軸磁強(qiáng)計(jì)對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量誤差比校正之前小很多，測(cè)量精度得到了很大程度上的提高。

本發(fā)明定義了地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差及其平均值，以表征捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正效果。仿真實(shí)驗(yàn)給出了校正前后的地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差與測(cè)量噪聲之間的曲線關(guān)系，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)給出了校正前后的地磁場(chǎng)模值的絕對(duì)測(cè)量誤差曲線；實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正方法能一步校正其儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，在很大程度上提高了地磁場(chǎng)模值的測(cè)量精度，且對(duì)不同水平的測(cè)量噪聲具有較好的魯棒性。相比于其他的“姿態(tài)無(wú)關(guān)”的方法，本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差校正法無(wú)需光泵或質(zhì)子等標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量標(biāo)定地的地磁場(chǎng)模值，誤差校正算法較簡(jiǎn)單，可以在沒(méi)有提供標(biāo)定地地磁場(chǎng)模值的情況下對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正；同時(shí)本發(fā)明也無(wú)需附加的姿態(tài)測(cè)量設(shè)備提供準(zhǔn)確的外部姿態(tài)信息，簡(jiǎn)化了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的校正裝置，降低了磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的成本，也使捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正試驗(yàn)操作變得簡(jiǎn)便。本發(fā)明所提的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差的一步校正法也可應(yīng)用于具有交叉耦合效應(yīng)的三軸加速度傳感器等的誤差校正。

本發(fā)明提出一種基于函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)模平方差的捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)誤差一步校正法。建立地磁場(chǎng)模值平方差的測(cè)量模型，利用標(biāo)定地的地磁場(chǎng)模值不隨傳感器姿態(tài)改變而變化，將不同傳感器姿態(tài)的地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)分為兩組，對(duì)由場(chǎng)模平方差的測(cè)量模型構(gòu)造而成的函數(shù)鏈接型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；利用訓(xùn)練成功得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值構(gòu)成誤差校正器，對(duì)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正，獲得校正后的地磁場(chǎng)測(cè)量值。本發(fā)明可以在沒(méi)有提供地磁場(chǎng)模值的情況下對(duì)捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差和干擾磁場(chǎng)進(jìn)行誤差校正；本發(fā)明所提的方法不需要額外的標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)這一地磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備，也無(wú)需姿態(tài)測(cè)量設(shè)備提供準(zhǔn)確的外部姿態(tài)信息。本發(fā)明所提的方法能一步校正捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的儀器誤差、安裝對(duì)準(zhǔn)誤差及干擾磁場(chǎng)，提高了地磁場(chǎng)的測(cè)量精度，而且對(duì)不同水平的測(cè)量噪聲具有較好的魯棒性；由于本發(fā)明所提的校正方法不需要測(cè)量地磁場(chǎng)及載體姿態(tài)的輔助設(shè)備，也簡(jiǎn)化了捷聯(lián)三軸磁強(qiáng)計(jì)的誤差校正裝置的構(gòu)成，降低了地磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的成本。