矢量磁力仪本体磁性现场校正算法研究

发布时间：2019-08-27 13:09

【摘要】：海洋磁力仪的本体磁性校正是磁力仪应用系统的核心技术,尤其当载体磁性发生改变后,其现场的校正算法是影响其应用有效性的关键。先分析了搭载有三轴磁通门磁力仪的水下勘探系统的主要磁干扰源,描述了相应的磁校正模型,简明扼要地介绍了椭球拟合、粒子群、遗传及粒子群遗传混合等算法,并逐一通过MATLAB予以实现。最后使用水下载体在西南印度洋的作业数据对上述算法进行功能性验证。由校正前后的数据波动情况、均方根误差值和相对误差值可知,磁校正领域混合算法校正效果相对较佳,能提高磁力仪传感器的测量有效性。
【图文】：

２６９２逡逑仪器仪表学报逡逑第３邋８卷逡逑电源甲逡逑高精度逡逑ＡＤＣ逡逑逦ＲＳ２３２逡逑水下载体逦逡逑逦邋ＳＰＩ逡逑ＳＤ邋Ｃａｒｄ邋４邋°逡逑决办法。文献［ｉ］采用了无迹卡尔曼滤波磁强计模型参逡逑数估计方法对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正；逡逑文献［２］引人粒子群（ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｗａｒｍ邋ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）算逡逑法，将磁校正问题演化为超定方程确定全局最优解的问逡逑题；文献［３］提出了基于遗传算法（ｇｅｎｅｔｉｃ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，逡逑ＧＡ）的磁干扰补偿方法；文献［４］提出了两步估计法求解逡逑磁力仪的零偏误差、硬磁误差和刻度因子误差。本文将逡逑以水下载体在西南印度洋作业区勘探到的磁力数据作为逡逑研究对象，寻找适用于水下载体上的磁力仪本体磁性现逡逑场校正的算法。逡逑１磁法勘探系统设计逡逑磁法勘探系统主要由两部分组成：一是三分量磁力逡逑数据采集部分，本文采用的三分量磁通门磁力仪传感器逡逑输出模拟电压信号，通过信号调理电路和低通滤波电路逡逑处理后，再由高精度的２４位模数芯片ＡＤＳ１２５６实时转逡逑换之后传输到ＭＣＵ中。由于磁力仪传感器的输出电压逡逑范围为－１０￣１０邋Ｖ，，本文通过线性调理电路将［－１０邋Ｖ，逡逑１0邋Ｖ］转换成模数转换芯片可测量的［０，５邋Ｖ］。因为磁逡逑力仪传感器的有效带宽0邋￣３邋ｋＨｚ，本文设计实现了一个逡逑截止频率约为１０邋ｋＨｚ的有源低通滤波器。二是数据传逡逑输和存储部分，一方面ＭＣＵ通过ＲＳ２３２接口将实时三分逡逑量磁力数据传送给水下载体，另一方面ＭＣＵ通过ＳＰＩ与逡逑ＳＤ卡通信，将数据保存备份以便日后数据分析使用。磁逡逑法勘探系统框图如图１

２６９２逡逑仪器仪表学报逡逑第３邋８卷逡逑电源甲逡逑高精度逡逑ＡＤＣ逡逑逦ＲＳ２３２逡逑水下载体逦逡逑逦邋ＳＰＩ逡逑ＳＤ邋Ｃａｒｄ邋４邋°逡逑决办法。文献［ｉ］采用了无迹卡尔曼滤波磁强计模型参逡逑数估计方法对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正；逡逑文献［２］引人粒子群（ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｗａｒｍ邋ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）算逡逑法，将磁校正问题演化为超定方程确定全局最优解的问逡逑题；文献［３］提出了基于遗传算法（ｇｅｎｅｔｉｃ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，逡逑ＧＡ）的磁干扰补偿方法；文献［４］提出了两步估计法求解逡逑磁力仪的零偏误差、硬磁误差和刻度因子误差。本文将逡逑以水下载体在西南印度洋作业区勘探到的磁力数据作为逡逑研究对象，寻找适用于水下载体上的磁力仪本体磁性现逡逑场校正的算法。逡逑１磁法勘探系统设计逡逑磁法勘探系统主要由两部分组成：一是三分量磁力逡逑数据采集部分，本文采用的三分量磁通门磁力仪传感器逡逑输出模拟电压信号，通过信号调理电路和低通滤波电路逡逑处理后，再由高精度的２４位模数芯片ＡＤＳ１２５６实时转逡逑换之后传输到ＭＣＵ中。由于磁力仪传感器的输出电压逡逑范围为－１０￣１０邋Ｖ，本文通过线性调理电路将［－１０邋Ｖ，逡逑１0邋Ｖ］转换成模数转换芯片可测量的［０，５邋Ｖ］。因为磁逡逑力仪传感器的有效带宽0邋￣３邋ｋＨｚ，本文设计实现了一个逡逑截止频率约为１０邋ｋＨｚ的有源低通滤波器。二是数据传逡逑输和存储部分，一方面ＭＣＵ通过ＲＳ２３２接口将实时三分逡逑量磁力数据传送给水下载体，另一方面ＭＣＵ通过ＳＰＩ与逡逑ＳＤ卡通信，将数据保存备份以便日后数据分析使用。磁逡逑法勘探系统框图如图１
【作者单位】： 杭州电子科技大学电子信息学院;国家海洋局第二海洋研究所;
【分类号】：TM936.1

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本文编号：2529789