【摘 要】
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地磁矢量在线校准可同时校准包括三轴磁传感器自身因素、载体承载物和地磁场环境变化等多种影响导致的磁测误差,从而提高地磁矢量测量精度,进而提高地磁匹配导航精度和成功率。为此,本文针对载体上在线校准磁测误差时存在载体姿态受限和地磁场缓变问题,系统的研究了基于优化理论的地磁匹配导航背景下地磁矢量在线校准方法。本文主要研究内容和成果如下:（1）研究了基于改进LM（Levenberg-Marquard,LM）
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地磁矢量在线校准可同时校准包括三轴磁传感器自身因素、载体承载物和地磁场环境变化等多种影响导致的磁测误差,从而提高地磁矢量测量精度,进而提高地磁匹配导航精度和成功率。为此,本文针对载体上在线校准磁测误差时存在载体姿态受限和地磁场缓变问题,系统的研究了基于优化理论的地磁匹配导航背景下地磁矢量在线校准方法。本文主要研究内容和成果如下:（1）研究了基于改进LM（Levenberg-Marquard,LM）算法的地磁矢量校准方法。以高精度质子磁传感器测量的地磁场总量值为参考,使用改进LM算法校准了三轴磁传感器误差:利用地磁场和重力场均恒定的条件下二者点积为常数的约束关系,校准了三轴磁传感器坐标系和加速度计坐标系之间的非对准误差;最后,引入岭回归算法,解决了载体姿态受限时普通最小二乘算法求解非对准误差参数会出现系数矩阵病态或者奇异问题。（2）研究了地磁匹配导航背景下地磁矢量在线校准方法。设计了在地磁场缓变区校准磁测误差,而在异常区进行地磁匹配导航的地磁矢量在线校准方案;在综合考虑三轴磁传感器误差和载体软硬铁干扰误差的基础上修正了非线性最小二乘残差函数模型,并以导航计算机内存储的地磁场基准值作为参考,使用改进LM算法校准三轴磁传感器误差和软硬铁干扰误差:提出了满足实时性要求的递推最小二乘算法求解非对准误差参数。（3）进行了地磁矢量校准实验。基于改进LM算法的地磁矢量校准方法实验结果表明:误差校准后,地磁场总量的绝对误差限从943.6n T降为441.0nT,总量均方根误差从470.9nT降至189.9nT,航向角测量绝对误差限从8。减小至2.5°,表明可在无磁转台载体上得到加速度计坐标系下高精度地磁场矢量。地磁匹配导航背景下地磁矢量在线校准方法实验结果表明:磁测误差校准后,地磁场总量的绝对误差限从3755.0nT降为710.5nT,均方根误差从1767.7nT降至328.2nT,航向角绝对误差限从8。降至1.9。,表明在实际有软硬铁干扰载体上可在线得到加速度计坐标系下高精度地磁场矢量。
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