三维正交方向传感器几何误差的修正方法

摘要

本发明公开了三维正交方向传感器几何误差的修正方法，该方法以测定传感器测量轴和仪器测量轴的不一致误差为条件，把传感器的测量矢量分量在仪器坐标系里做定义，建立测量矢量分量的三个法平面方程，再求解三个法平面的交点坐标，从而得到基于仪器坐标系的高精度矢量测量值。本发明能够把存在几何位置误差传感器的直接测量值进行计算修正，得到基于仪器坐标系的精确测量值，避免了直接测量误差；由于是通过修正计算得到高精度测量值的，那么只要实现对传感器的稳固安装即可，不再需要很高的零部件加工精度和仪器安装精度。

主权项

三维正交方向传感器几何误差的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、测定传感器测量轴与仪器测量轴之间不一致所产生的误差，得到传感器在仪器坐标系里面的方向误差矢量，再将方向误差矢量单位化为方向误差单位矢量：X轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量为(Ax，Bx，Cx)；Y轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量为(Ay，By，Cy)；Z轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量为(Az，Bz，Cz)；S2、通过传感器直接测量被测矢量，传感器测量得到的三个矢量分量如下：X轴传感器测量的矢量分量是Rx；Y轴传感器测量的矢量分量是Ry；Z轴传感器测量的矢量分量是Rz；S3、在仪器坐标系中定义在步骤S2中传感器直接测得的三个矢量分量，根据步骤S1计算的方向误差单位矢量，将传感器直接测得的三个矢量分量转换成仪器坐标系下的矢量分量：X轴传感器测量矢量分量在仪器坐标系下的矢量分量是(AxRx，BxRx，CxRx)；Y轴传感器测量矢量分量在仪器坐标系下的矢量分量是(AyRy，ByRy，CyRy)；Z轴传感器测量矢量分量在仪器坐标系下的矢量分量是(AzRz，BzRz，CzRz)；S4、在仪器坐标系里面建立三个传感器测量矢量分量的法平面，三个法平面分别经过三个传感器测量矢量分量在仪器坐标系下的矢量分量的端点，三个法平面方程的表达式如下：X轴传感器测量矢量分量的法平面方程：AxRx(X‑AxRx)+BxRx(Y‑BxRx)+CxRx(Z‑CxRx)＝0；Y轴传感器测量矢量分量的法平面方程：AyRy(X‑AyRy)+ByRy(Y‑ByRy)+CyRy(Z‑CyRy)＝0；Z轴传感器测量矢量分量的法平面方程：AzRz(X‑AzRz)+BzRz(Y‑BzRz)+CzRz(Z‑CzRz)＝0；S5、根据单位矢量的特性：Ax²+Bx²+Cx²＝1，Ay²+By²+Cy²＝1，Az²+Bz²+Cz²＝1，求解三个法平面方程，得到三个法平面的交点坐标(X，Y，Z)作为被测矢量在仪器坐标系里面的方向坐标；所述步骤S 1包括步骤：a.将仪器置于已知的标准矢量场之中，分别将所述仪器的三个互相正交的坐标轴方向与已知的标准矢量方向重合，分别记录传感器对标准矢量的测量值，得到仪器X轴与标准矢量方向重合时X、Y、Z轴传感器的测量值是Mxx、Myx、Mzx，仪器Y轴与标准矢量方向重合时X、Y、Z轴传感器的测量值是Mxy、Myy、Mzy，仪器Z轴与标准矢量方向重合时X、Y、Z轴传感器的测量值是Mxz、Myz、Mzz；b.根据步骤a所记录的传感器对标准矢量的测量值，得到X轴传感器在仪器坐标系中的方向误差矢量为(Mxx，Mxy，Mxz)、Y轴传感器在仪器坐标系中的方向误差矢量为(Myx，Myy，Myz)、Z轴传感器在仪器坐标系中的方向误差矢量为(Mzx，Mzy，Mzz)，再分别单位化为X轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量(Ax，Bx，Cx)、Y轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量(Ay，By，Cy)、Z轴传感器在仪器坐标系中的方向误差单位矢量(Az，Bz，Cz)。