基于PSO算法的三轴磁强计总量差校正
摘 要：三轴磁通门磁强计在静态磁场的测量中有广泛的应用。由于磁强计轴与轴之间的非理想正交性和标定系数不一致，在测量磁场的模量时会产生总量差。因此要精确的测量磁场的模值，就必须对总量差进行校正。首先分析三轴磁强计测量值与理想值之间的数学关系，推导出误差校正的数学模型。然后提出一种带权重因子的目标函数，并利用PSO算法对误差参数进行求解。最后使用实际测量数据，验证并分析该方法对总量差校正的有效性。
关键词：三轴磁强计； 总量差； PSO算法； 总量差校正
中图分类号：TN911⁃34 文献标识码：A 文章编号：1004⁃373X（2013）02⁃0083⁃03
0 引 言
在常规磁场测量中，磁强计所测得的三个分量通常被用来计算被测磁场的模量。在理想情况下，磁强计的三个轴之间是相互正交的。
由于实际加工和安装工艺上的限制，磁强计各轴之间不完全正交，每个轴的标定系数也不完全相等。使得在相同测点不同方位上测得的分量，按照理想正交矢量方法合成后的总量值各不相等 [1]，要提高测量精度就要对总量差进行校正。
由文献[2]可知，在磁强计单轴标定准确的情况下，与其他因素相比，三轴非理想正交、轴间标定系数不对称是造成总量误差的主要原因。
本文主要针对磁强计各轴之间的非理想正交和标定系数不一致，推导出总量差的校正模型。构建目标函数，采用PSO算法对模型中的校正参数进行求解，实现总量差的校正，提高三轴磁强计测量的准确度。
式中：T为PSO算法微粒进化的总代数； t为当前微粒进化代数。
3 校正实验与分析
图2为校正结果，总量差的最大偏差幅度由校正前的[1 965 nT]降低为[38 nT]。另外由图3中的目标函数收敛曲线可知，在种群规模不大的情况下，算法仍然有较好的收敛度且收敛速度快。
3.2 校正结果验证与分析
为了验证校正参数的有效性，使用先前测得的第三组数据（绕[Oz]轴转动数据）进行验证。将测量数据和校正参数代入式（4）获得校正结果。图4为校正前后的测量模值变化情况，总量差的最大偏差幅度由校正前的[1 980 nT]降低为[33 nT]。结合三组数据，经过校正的磁强计总量误差基本可以控制在[±40 nT]以内，由此表明所使用的校正方法对磁强计的校正是适用的。由于校正的精度取决于磁场的稳定程度，因此环境因素和磁强计本身都会对磁场产生干扰，对校正效果会有一定的影响。
在图5中，曲线为校正后磁强计各单分量的输...
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