一种航磁补偿校准质量的自动评估方法及装置

技术领域

本发明涉及航磁补偿校准质量的评估技术，可应用于自动化计算对校准圈航磁补偿效果的评估指标，属于航空磁补偿领域。

背景技术

航空磁补偿是一种旨在减少飞机在地球磁场中飞行时产生的磁干扰的技术。通过分析航空平台自身磁干扰的类型和性质，建立航空平台磁干扰数学模型，然后在校准飞行过程中按照规定的方法测得磁总场及三分量数据，并将其用来解算航空平台磁干扰数学模型的系数。用于解算补偿模型系数的数据来自于FOM校准圈，一个完整的FOM校准圈包括四个正交方向，在每个方向上航空平台进行三种机动，分别是俯仰、横滚和偏航。FOM是一种用于衡量补偿算法能力的指标，定义为四个方向所有机动对应的补偿后结果的峰峰值之和。但是当前的FOM计算过程需要人工操作来识别各方向的机动，而这项工作往往需要耗费大量时间并且限制了FOM的自动化应用。因此需要在计算FOM的过程中自动化的识别各方向的机动，以达到航磁补偿校准质量的自动评估。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前FOM计算过程需要人工操作来识别各方向的机动，不仅费时，而且限制了FOM的自动化应用的问题，提供一种航磁补偿校准质量的自动评估方法及装置。

本发明所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法包括：

根据公式

将平飞圈D

根据公式

根据公式

将FOM校准圈D

根据公式

将满足

计算得到的机动数据的峰峰值之和，以此作为该校准圈的补偿效果评估指标FOM的值。

可选地，

可选地，所述高斯混合模型参数G

可选地，不同航向、不同采样点对应的

本发明所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估装置，包括：

第一聚类模块，其配置成根据公式

第一删除模块，其配置成将平飞圈D

高斯混合模型获得模块，其配置成根据公式

第二聚类模块，其配置成根据公式

第二删除模块，其配置成将FOM校准圈D

后验概率计算模块，其配置成根据公式

比较模块，其配置成将满足

FOM计算模块，其配置成计算得到的机动数据的峰峰值之和，以此作为该校准圈的补偿效果评估指标FOM的值。

可选地，所述第一聚类模块中，

可选地，所述高斯混合模型参数G

可选地，不同航向、不同采样点对应的

本发明的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法及装置，根据航空平台平飞状态数据的特点，利用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model，GMM)模型识别出航空平台在各个航向处于平飞状态的数据段，进而得到航空平台在各个航向处于机动状态的数据段，并根据机动状态的数据计算评价校准圈补偿效果的指标FOM，实现航磁补偿校准质量的自动评估。

附图说明

图1为具体实施方式所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法的原理框图；

图2为具体实施方式所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法的示意性流程图；

图3为具体实施方式所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估装置的结构示意图。

具体实施方式

本实施方式提供了一种航磁补偿校准质量的自动评估方法，所述方法一般性地可以包括：

步骤S1、根据公式

D

c

步骤S2、将平飞圈D

步骤S3、根据公式

步骤S4、根据公式

步骤S5、将FOM校准圈D

步骤S6、根据公式

步骤S7、将满足

步骤S8、计算得到的机动数据的峰峰值之和，以此作为该校准圈的补偿效果评估指标FOM的值。

作为本发明的优选实施例，不同航向、不同采样点对应的

本实施方式所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法，其原理如下：

磁力仪传感器测得的矢量磁场是地磁场在航空平台的三个主轴上的投影。将平行于平台横轴的分量记为X，平行于平台纵轴的分量记为Y，垂直于水平面的分量为Z。地磁场H的倾角记录为φ，航向角为θ，定义为从北到Y-轴的角度。因此，总场的三个分量可以表示为：

其中H是由总场磁力仪测得的数据，H可以近似看成是三分量磁力仪测量的X、Y、Z三个方向磁场数据的矢量和，H是H的标量形式。

对于具有n个采样点的数据集，使用a

假设机动圈依次沿北、东、南、西四个航向，则四个不同航向对应的(sinθ

假设航向s包含n

其中，D

根据每个采样数据到聚类中心的欧拉距离迭代计算直到聚类中心不再改变。最后，将远离聚类中心的转弯数据删除，得到代表不同航向的采样数据的聚类，对应的磁场特征为

在校准飞行期间，航空平台在每个航向执行三组机动(横滚、俯仰、偏航)，机动会引起磁力仪输出信号的变化。当航空平台在执行机动动作时对应的数据比较分散，而在平飞时数据分布非常集中。因此，假如知道平飞时的数据分布，就可以间接地识别出机动。可以使用高斯混合模型拟合平飞时的数据分布，机动的识别原理如图1所示。

为了更准确地描述机动数据特征，同时考虑Z分量，并将三分量的组合(X

其中，k是一个常数，表示高斯分布的数目。

使用训练好的GMM模型可以识别出航空平台在各个航向处于平飞的数据段。

航向s对应的平飞数据段的后验概率符合如下决策函数：

假设所有航向的先验概率(即p(G

对于校准飞行的每个航向，飞机处于平飞时的数据通常满足

其中T

综上，本实施方式的方法首先得到机动圈的每个航向中的机动段；由总场磁力仪得到总场，将得到的机动段对应到总场上，得到校准圈的补偿效果评估指标FOM的值。

采用本实施方式所述的一种航磁补偿校准质量的自动评估方法进行航磁补偿校准质量自动评估具体包括以下步骤：

第一步，在飞机上安装三分量磁力仪和总场磁力仪；

第二步，使飞机在四个正交方向(如北、东、南、西)完成平飞；

第三步，根据公式(2)得到平飞圈聚类中心为c

第四步，根据公式(3)得到平飞圈四个航向对应的高斯混合模型，模型参数为

第五步，使飞机在四个正交方向(如北、东、南、西)完成FOM校准圈飞行；

第六步，根据公式(2)得到FOM校准圈聚类中心为c

第七步，根据公式(5)计算后验概率

第八步，计算上一步得到的机动数据的峰峰值之和，以此作为该校准圈的磁补偿校准质量的评估指标FOM的值。

本实施方式提供了一种航磁补偿校准质量的自动评估装置，如图3所示，所述装置一般性地可以包括：

第一聚类模块1，其配置成根据公式

第一删除模块2，其配置成将平飞圈D

高斯混合模型获得模块3，其配置成根据公式

第二聚类模块4，其配置成根据公式

第二删除模块5，其配置成将FOM校准圈D

后验概率计算模块6，其配置成根据公式

比较模块7，其配置成将满足

FOM计算模块8，其配置成计算得到的机动数据的峰峰值之和，以此作为该校准圈的补偿效果评估指标FOM的值。

作为本发明的优选实施例，所述第一聚类模块中，

作为本发明的优选实施例，所述高斯混合模型参数G

作为本发明的优选实施例，不同航向、不同采样点对应的

本实施方式的航磁补偿校准质量的自动评估装置能够实现本实施方式的航磁补偿校准质量的自动评估方法的步骤，其原理与本实施方式的航磁补偿校准质量的自动评估方法相同，在此不再赘述。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、获取其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质是非短暂性(英文：non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(英文：magnetic tape)，软盘(英文：floppy disk)，光盘(英文：optical disc)及其任意组合。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。