基于粒子群优化的三轴磁强计非线性误差校正

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1、基于粒子群优化的三轴磁强计非线性误差校正宋忠国郑家欢张金生席晓莉西安理工大学自动化与信息工程学院西安工业大学光电工程学院摘要：三轴磁强计的非线性误差是影响其测量精度的重要因素，而传统三轴磁强计误差模型仅考虑零偏、磁轴非正交和灵敏度误差，无法实现对磁测误差有效剥离和校正。通过对传统误差模型进行扩展，提出了三轴磁强计的非线性误差模型，并利用自适应粒子群优化(APSO)算法对非线性误差模型参数进行反演。实验结果表明：可以有效地补偿三轴磁强计的非线性测量课差，相较于传统校正方法，在误差参数规模较大情况下，APSO算法具有更好的全局搜索能力，可大幅提高误差参数反演精度及算法收敛速度。关键词

2、：三轴磁强计;谋差校正;自适应粒子群优化算法;参数估计;作者简介：宋忠国(1982-)，男，博士，讲师，主要从事地磁匹配制导及地磁定轨相关方面研究工作，E-mai1:songzhongguo@xaut.edu.cn。收稿日期:2017-10-18基金：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2015AA7026084)Nonlinearerrorcalibrationofthree-axismagnetometerbasedonPSOalgorithmSONGZhong-guoZHENGJia-huanZHANGJin-shengXIXiao-liFacultyofAuto

3、matiorL^ndJnfoxm^ionEngineering,Xi'anUniversityofTechnology;SchoolofOpto-ElectronicEngineering,Xi，anTechnologicalUniversity;Abstract：Thenonlinearerrorofthree-axismagnetometerisanimportsntfactoraffectingitsmeasurementprecision,andthetraditionalerrormodelforthree-axismagnetometeronlyconsidering

4、zerobias,axisnonorthogonalandsensitivityerror,unabletorealizetheeffectiveapartmentandcalibrationofmeignetomeasurementerrors.Byextendingtraditionalerrormodel,proposenonlinearerrormodelforthree-axismagnetometer.Adaptiveparticleswarmoptimization(APSO)algorithmisusedfornonlinearerrormodelparamete

5、rsinversion.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodcaneffectivelycompensatetheuniinearmeasuringerrorofthree-axismagnetometer,andundertheconditionoflargerscaleoferrorparameters,APSOhasbetterglobalsearchabilitycomparedwiththetraditionalcalibrationmethods,whichcansignificantlyimproveerrorpa

6、rameterinversionprecisionandtheconvergencespeedofalgorithm.Keyword：thrcc-axismagnctometer;errorcalibration;adaptiveparticleswarmoptimization(APSO)algorithm;parameterestimation;Received：2017-10-18o引言三轴磁强计作为一种低功耗、轻小型磁矢量场采集装置，广泛应用于飞行器定向、自主导航/定轨、生物工程、勘探等领域。而在工程应用中，受传感器加工工艺限制和测量环境磁场扰动的影响，磁强计测量输出误差

7、较大，实际应用中应进行严格校正。传统三轴磁强计校正中使用的误差模型主要考虑了零偏、灵敏度误差、三轴非正交误差等线性误差因素。针对该类误差模型，文献［4〜7］屮通过采集磁强计不同方位的测量数据，利用最小二乘或最大似然估计模型中误差参数。而上述方法中均未对非线性误差进行校正。相关研究表明：国内外众多高精度磁通门或磁阻式三轴磁强计会敏感到磁轴正交方向的磁场，即横轴效应(transversefieldeffect,TFE),从而使输出磁场对外呈现非线性⑻。此外，磁滞亦是磁强计产生非线性误