基于几何精度因子的磁目标参数解算优化方法

作     者：陈碧聪 张晓明 张鸽 蒋仕龙 Chen Bicong;Zhang Xiaoming;Zhang Ge;Jiang Shilong

作者机构：中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 

出 版 物：《电子测量技术》 (Electronic Measurement Technology)

年 卷 期：2024年第47卷第22期

页      面：10-18页

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61873247)项目资助 

主　　题：传感器阵列优化 几何精度因子 磁性目标定位 磁矩解算 磁偶极子模型 磁场 

摘      要：基于三轴磁传感器阵列的磁性目标参数(位置、磁矩)求解常受传感器噪声等观测误差影响,导致结果可靠性不强。为降低观测误差、测量噪声等对解算结果的影响,本文中利用几何精度因子的原理对磁传感器阵列的布局进行优化,降低噪声等观测误差对磁性参数解算时的干扰能力。经仿真实验,比较三传感器在不同排布下观测平面的几何精度因子均值与方差,找到可靠的传感器阵列优化布局方案:参考圆半径r为观测平面的20%~30%;传感器阵列位于参考圆弧上,且以正三角形排布;参考圆所在平面与观测平面距离d为0。经试验验证,传感器阵列未以优化布局排布时,利用LM算法对三轴磁矩矢量的解算偏差[m_(x),m_(y),m_(z)]最大为:[0.034 4,0.027 9,0.028 8] A·m^(2),位置解算偏差[x,y,z]最大为:[3.37,3.14,3.31] cm;优化阵列布局后,其解算偏差[m_(x),m_(y),m_(z)]与[x,y,z]的最大值分别降低了[75.37%,78.66%,76.74%]与[72.67%,92.83%,85.76%]。传感器阵列布局的优化对提高磁性目标参数解算精度具有一定的指导意义。