CN114137447B - 磁梯度仪摆动噪声补偿方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种磁梯度仪摆动噪声补偿方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据；将运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到高斯模型输出的误差数据；基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿。应用本公开实施例，实现了对磁梯度仪摆动过程中的噪声进行补偿，提高了磁梯度仪的定位精度。

Description

磁梯度仪摆动噪声补偿方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开一般地涉及磁梯度仪，具体涉及一种磁梯度仪摆动噪声补偿方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

目前，磁梯度仪被广泛的应用在地下或水域弱磁场的探测中，磁梯度仪通常由2-3个磁传感器组成。在实际探测过程中，磁梯度仪通常会出现摆动，这会带来额外噪声并影响探测的磁场数据的准确性，并且磁梯度仪摆动和其引起的噪声之间的关系复杂，很难建立其准确的数学模型，导致难以准确进行噪声补偿。因此需要一种能够进行磁梯度仪摆动噪声补偿的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供了一种磁梯度仪摆动噪声补偿方法、装置、电子设备及存储介质。

本公开的第一方面提供一种磁梯度仪摆动噪声补偿方法，所述方法包括：

获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，所述运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

将所述运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到所述高斯模型输出的误差数据；

基于所述误差数据对所述磁梯度仪进行噪声补偿。

可选的，所述磁梯度仪是预先利用椭圆拟合法校正后的磁梯度仪。

可选的，通过以下方式获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

在所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台后，以第一步长步进控制所述磁梯度仪的左右摆动以及前后摆动，以第一采样率，采集磁梯度仪产生的三分量磁场数据，以得到所述磁梯度仪不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

可选的，所述高斯模型是通过训练数据预先训练得到的，所述训练数据包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据以及期望输出。

可选的，所述高斯模型是通过如下方式通过训练数据预先训练得到：

保持所述磁梯度仪处于竖直状态，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器的三分量磁场数据，得到磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据；

将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与所述磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出。

可选的，所述训练数据还包括磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据，所述运动数据还包括位移数据。

所述磁梯度仪的首尾端分别安装有加速度计，所述位移数据是通过所述加速计计算获得的；

所述磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据通过以下方式获得：

可选的，将所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据，并获取相邻两次采集到三分量磁场数据时所述磁梯度仪的相对位移，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据。

本公开的第二方面提供一种磁梯度仪摆动噪声补偿装置，装置包括：

获取单元，用于获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，所述运动数据包括位移数据、不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

输出单元，用于将所述运动数据作为预先训练好的高斯模型的输入，得到所述高斯模型输出的误差数据；

补偿单元，用于基于所述误差数据对所述磁梯度仪进行噪声补偿。。

本公开的第三方面提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储指令；以及处理器，用于调用存储器存储的指令执行如上述磁梯度仪摆动噪声补偿的方法。

本公开的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，指令被处理器执行时，执行如上所述的磁梯度仪摆动噪声补偿方法。

本公开提供的技术方案，通过获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据；并将运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到高斯模型输出的误差数据；基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿，应用本公开实施例，实现了对磁梯度仪摆动过程种的噪声进行补偿，提高了磁梯度仪的准确性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：

图1示出了现有的磁梯度仪的摆动状态图；

图2示出了本公开实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿方法的流程示意图；

图3示出了本公开实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿装置结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种电子设备示意图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

需要注意，虽然本文中使用“第一”、“第二”等表述来描述本公开的实施方式的不同模块、步骤和数据等，但是“第一”、“第二”等表述仅是为了在不同的模块、步骤和数据等之间进行区分，而并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。

本公开提出的技术方案主要应用于磁梯度仪技术领域。

通过对现有磁梯度仪相关技术的研究，发明人发现，目前的方案，磁梯度仪的磁传感器在测量过程中，如果发生倾斜，会对定位产生一定的影响，容易造成定位不准。

例如，磁梯度仪在探测过程中的摆动，如图1所示，组成磁梯度仪的三个磁传感器（S1、S2、S3）理想情况下应与地面垂直，即保持V状态。但由于测量过程中人握住磁梯度仪行走，导致平台的不稳定性，三个磁传感器组成的阵列会产生晃动，即从V状态转变为T状态，θ2对应T状态，（S1、S2、S3）与（S1’、S2’、S3’）关于X轴对称，假设以磁传感器1的位置为坐标原点，三个磁传感器在未摆动情况下的位置坐标为：

倾斜后三个磁传感器新的位置坐标为：

可以看出，倾斜后三个磁传感器的位置发生了偏移，从而影响三个磁传感器采集数据的准确性，导致磁梯度仪产生了摆动噪声。

针对已有方案的局限性，本公开提供一种梯度仪摆动噪声补偿方法，区别于传统的噪声补偿方法，本公开利用预先训练好的高斯模型，通过将运动数据输入高斯模型，从而得到高斯模型输出的误差数据。相当于建立了运动数据与误差数据之间的映射关系，接着，基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿，实现了确定的误差数据的合理性，以提高噪声补偿的可靠性。

为了便于理解本公开实施例提供的技术方案，在对介绍本公开实施例的详细方案之前，对本公开实施例提供的应用场景进行示例性介绍。

在一种具体的应用场景中，终端设备执行本公开实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿方法。可以理解的是，磁梯度仪可以产生运动数据的仪器，具体的对运动数据的采集以及校正可以由终端设备执行。例如，终端设备可以获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据，终端设备通过训练好的高斯模型处理运动数据，得到误差数据，并根据误差数据和运动数据计算出校正值，从而实现了对磁梯度仪的噪声补偿。

另外，本公开实施例所涉及的高斯模型的训练过程也可以由该终端设备实现。

可选的，终端设备可以将训练好的高斯模型保存至自身存储空间中。

可选的，终端设备也可以将训练好的高斯模型保存至终端设备对应的服务器中，在执行本公开实施例的方法时，从服务器中读取该高斯模型的相关参数。

另外，在又一种具体的应用场景中，本公开也可以由服务器和终端设备配合完成，例如，可以是终端设备获取用户输入的运动数据后，终端设备将所获取的运动数据转发给服务器，以使服务器通过执行本公开实施例提供方法得到误差数据，并根据误差数据和运动数据计算出校正值，从而实现了对磁梯度仪的噪声补偿。

另外，本公开实施例所涉及的各模型的训练过程也由该服务器实现。

可选的，服务器可以将训练好的高斯模型保存至自身存储空间中。

可选的，服务器也可以将训练好的高斯模型保存至其他设备中，例如存储在分布式存储系统中，在执行本公开实施例的方法时，服务器从分布式存储系统中读取该高斯模型的相关参数。

上述，终端设备可以包括手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)或其他具有数据处理功能的终端设备。

上述服务器可以是机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器等计算设备。该服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器所组成的服务器集群。

本实施例中，终端设备可以通过网络与服务器连接。网络可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯系统(Global System of Mobilecommunication，GSM)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi、通话网络等无线或有线网络。

需要说明的是，本公开实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿方法不仅能够应用于上述应用场景中，还可以应用于其他需要进行磁梯度仪摆动噪声补偿的应用场景中，本公开实施例对此不做具体限定。

下面通过一些实施例对本公开实施例的技术方案进行详细说明。下面这几个实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图2为本公开一实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿方法流程示意图，如图2所示，包括：

S101、获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据。

运动数据包括摆动状态下的三分量磁场数据。三分量磁场数据可以是磁梯度仪在左右或前后摆动的状态下，三个磁传感器的各自的磁场数据，另外，运动数据也可以是某种摆动姿态下的三分量磁场数据。例如，可以是一定倾斜角度下的，通过仿真软件计算获取三个磁传感器的磁场数据，分别表示三个坐标（例如x轴、y轴、z轴）的磁场数据，作为某摆动姿态下的三分量磁场数据。

另一种方式中，运动数据可以包括多种摆动姿态下的三分量磁场数据，即不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

S102、将运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到高斯模型输出的误差数据。

高斯模型可以是预先通过训练数据训练好的，进而在应用本公开提供的方法时，可以直接将实时或最新检测到的运动数据输入预先训练好的高斯模型，从而得到高斯模型输出的误差数据。

S103、基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿。

若输入高斯模型的运动数据包括不同摆动状态下的三分量磁场数据，高斯模型可以输出各摆动状态下的三分量磁场数据对应的误差数据，实现了批量预测误差数据。进而，通过各摆动状态下的误差数据校正各摆动状态下的三分量磁场数据，从而将校正后的三分量磁场数据作为磁梯度仪测量所得的三分量磁场数据，以实现对磁梯度仪的噪声补偿。

本公开对具体的进行噪声补偿的方式不做限定，例如，可以根据误差数据和运动数据算出校正值，以实现噪声补偿。具体的，可以是误差数据和运动数据相加的和值作为校正值。可以理解的是，运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据，误差值也包括不同摆动姿态下的三分量误差，可以分别将各摆动姿态下的各分量的磁场数据和各分量的误差数据相加，从而得到各分量校正值，实现了对磁梯度仪的噪声补偿。

可以理解的是，将位移数据、不同摆动姿态下的三分量磁场数据或者不同摆动姿态下的三分量磁场数据作为高斯模型的输入，期望误差数据作为输出，基于高斯随机过程对高斯模型进行训练，以得到训练好的高斯模型，从而在预测过程中，通过训练好的高斯模型预测运动数据对应的误差数据，相当于建立了运动数据与误差数据之间对应关系，即相当于建立了映射函数，提高了误差数据计算的准确性。

进而，通过误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿，实现了对磁梯度仪摆动过程中的噪声进行补偿，提高了磁梯度仪的准确性。

又一种实现方式中，为了提高定位精度，可以在基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿后，基于噪声补偿后所得的校正值计算得到目标定位值。例如，可以是通过将噪声补偿后所得的校正值代入最小二乘算法，得到目标定位值，从而实现定位，提高了磁梯度仪的定位精度。

由于磁梯度仪中磁传感器存在非正交、零偏及刻度因子。又一种实现方式中，为了克服磁传感器带来的误差，进一步提高噪声补偿的准确性，可以先磁梯度仪进行校正，具体的校正方式可以为：利用椭圆拟合方法对磁传感器的误差进行补偿。从而，得到了椭圆拟合法校正后的磁梯度仪，通过获取补偿后的磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，并将运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到误差数据，以对磁梯度仪进行噪声补偿，从而实现二次补偿，进一步提高了噪声补偿的准确性。

一种实现方式中，可以通过以下方式获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据：

在磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台后，以第一步长步进控制磁梯度仪的左右摆动以及前后摆动，以第一采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

预设精度可以是0.005度或其他预先设定的精度值，第一步长步进可以是0.01度或其他预先设定的步进值，第一采样率可以是10Hz采样率或其他预先设定的采样率。

通过这种方式，可以快速获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

高斯模型可以是通过训练数据预先训练得到的，训练数据可以包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据以及期望输出。

具体的，训练数据可以是通过以下方式获取的：

保持磁梯度仪处于竖直状态，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器的三分量磁场数据，得到磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据。

将磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据。

将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出。

具体的，可以是用磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据减去磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据，作为用于训练高斯模型的期望输出。当然其他方式中，也可以用磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据减去磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据的绝对值，作为训练高斯模型的期望输出

第二采样率可以与第一采样率的数值相同或不同，第二步长步进可以与第一步长步进的数值相同或不同。第二采样率和第二步长步进也可以预先设置，例如，第二步长步进可以是0.01度或其他预先设定的步进值，第二采样率可以是10Hz采样率或其他预先设定的采样率。

通过将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据作为高斯模型的输入，将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为高斯模型的期望输出，对高斯模型进行训练，直至达到训练收敛条件，从而完成对高斯模型的训练，得到训练好的高斯模型。

示例性的，一种具体的获取训练数据的实现过程可以为：利用椭圆拟合法对磁梯度仪进行校正。将校正后的磁梯度仪放置在竖直状态（无摆动状态）下，并在10Hz采样率下采集磁传感器的三分量磁场数据，从而得到竖直状态的样本磁场数据。将校正后的磁梯度仪固定在精度为0.005度的无磁转台上，以0.01度的步进控制磁梯度仪的左右摆动及前后摆动，在10Hz采样率下采样不同摆动姿态下的三分量磁场数据，得到不同摆动姿态下的样本磁场数据。用竖直状态的样本磁场数据减去不同摆动姿态下的样本数据，用于表征由于磁梯度仪摆动产生的误差数据，并将其作为训练模型的期望输出，用不同摆动姿态下的样本磁场数据和竖直状态的样本磁场数据作为高斯模型的输入，训练高斯模型。

上述示例中的第一采样率、第一步长步进、预设精度、第二采样率、第二步长步进均可以根据实际需求事先设定，本公开对此不做限定。

通过训练数据可以训练高斯模型，直至高斯模型达到收敛条件，即可获得训练好的高斯模型。收敛条件可以根据实际需求事先设定，例如可以是达到预设训练次数或者损失函数的误差达到预设训练精度。

由于磁梯度仪摆动噪声和传感器摆动过程中的位移有一定关系，为此，为了更全面的反映影响误差的因素，提高模型的准确性，一种实现方式中，训练数据还包括磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据，运动数据还包括位移数据。

一种实现方式中，确定位移数据的方式可以为：磁梯度仪的首尾端分别安装有加速度计，位移数据是通过加速计计算获得的。

磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据可以通过以下方式获得：

将磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据，并获取相邻两次采集到三分量磁场数据时磁梯度仪的相对位移，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据。

可以理解是的，在磁梯度仪的首尾安装两个加速度计，从而，磁梯度仪在摆动过程中的相对位移可以通过加速计计算获得，并将其作为训练模型时的输入数据之一。

高斯模型在训练过程的输入数据的类型可以与应用过程中的输入数据的类型一致，例如，训练过程的输入数据包括训练数据包括竖直状态的样本磁场数据、不同摆动姿态下的样本磁场数据，则应用过程的输入数据为三分量磁场数据。若训练数据包括竖直状态的样本磁场数据、不同摆动姿态下的样本磁场数据、样本位移数据以及期望输出，则应用过程的输入数据包括三分量磁场数据和位移数据。

若训练数据包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据以及期望输出，可以将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据作为高斯模型的输入，将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出，训练高斯模型，直至达到预设收敛条件，得到训练好的高斯模型。

为了证明本公开提供的方法提高了磁梯度仪的准确性，本公开提供以下验证方法进行效果验证，下面结合下表进行解释：

表1

倾斜角（10，10）	X	Y	Z	模值
					实际的磁目标位置	2	2	-2	3.464101615
无倾斜	1.9999	1.9999	-1.9494	3.435019706
					误差	-0.0001	-0.0001	0.0506	-0.029081909
有倾斜	1.5574	2.4417	-1.9755	3.505708759
					误差	-0.4426	0.4417	0.0245	0.041607143
校正后	2.1033	1.9018	-1.9319	3.431173522
					误差	0.1033	-0.098	0.0681	-0.032928093

表1中的倾斜角表明磁梯度仪在测量数据时发生了摆动，产生了（10，10）的倾斜角，实际的磁目标位置表明准确的目标位置。通过仿真软件（例如matlab等现有软件）计算出了倾斜前后的测量值后，即无倾斜状态（竖直状态）的三分量磁场数据和倾斜状态的三分量磁场数据，可以通过现有的噪声补偿方法计算得到了倾斜状态下的预测误差值，并通过预测误差值与倾斜状态的三分量磁场数据相加，得到了现有方法校正的三分量磁场数据。通过本公开提供的噪声补偿方法计算得到了倾斜状态下的预测误差值，并通过预测误差值与倾斜状态的三分量磁场数据相加，得到了本公开提供的方法校正所得三分量磁场数据。将无倾斜状态的三分量磁场数据、两种方法校正所得的三分量磁场数据代入最小二乘算法进行反演，从而定位出无倾斜状态的目标位置、现有方法校正所得的目标位置和本公开提供的方法校正所得的目标位置，结果如上表所示，无倾斜状态的目标位置、现有方法校正所得的目标位置和本公开提供的方法校正所得的目标位置的定位计算结果，分别对应“无倾斜”所在的行、“有倾斜”所在的行和“校正后”所在的行，并通过“无倾斜”所在的行可以看出，“无倾斜”的目标位置非常接近于实际的磁目标位置，表明定位方法的计算过程没有问题。并且，可以看出，应用本公开提供的方法得到的目标位置与实际的磁目标位置更接近，故相较于现有技术的校正方法，本公开提供的方法有了明显的提升。

上文结合图2，详细描述了本公开的方法实施例，下文结合图3，详细描述本公开的装置实施例。

图3为本公开一实施例提供的磁梯度仪摆动噪声补偿装置结构示意图。该磁梯度仪摆动噪声补偿装置可以是计算设备，也可以是计算设备的部件（例如，集成电路，芯片等等），该计算设备可以为服务器，也可以为终端设备。

如图3所示，该磁梯度仪摆动噪声补偿装置20包括：

获取单元21，用于获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

输出单元22，用于将运动数据作为预先训练好的高斯模型的输入，得到高斯模型输出的误差数据。

补偿单元23，用于基于误差数据对磁梯度仪进行噪声补偿。

可选的，磁梯度仪是预先利用椭圆拟合法校正后的磁梯度仪。

在一些实施例中，获取单元21具体用于通过以下方式获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

在磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台后，以第一步长步进控制磁梯度仪的左右摆动以及前后摆动，以第一采样率下，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪不同摆动姿态下的三分量磁场数据。

在一些实施例中，装置还包括训练单元，训练单元用于通过训练数据预先训练得到的高斯模型，训练数据包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据以及期望输出。

在一些实施例中，高斯模型是通过如下方式通过训练数据预先训练得到：：

保持磁梯度仪处于竖直状态，并用以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器的三分量磁场数据，得到磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据。

将磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据。

将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出。

在一些实施例中，训练数据还包括磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据，运动数据还包括位移数据。

在一些实施例中，磁梯度仪的首尾端分别安装有加速度计，位移数据是通过加速计计算获得的。

磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据通过以下方式获得：

将磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据，并获取相邻两次采集到三分量磁场数据时磁梯度仪的相对位移，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据。

上文中结合附图从功能模块的角度描述了本公开实施例的装置。应理解，该功能模块可以通过硬件形式实现，也可以通过软件形式的指令实现，还可以通过硬件和软件模块组合实现。具体地，本公开实施例中的方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路和/或软件形式的指令完成，结合本公开实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。可选地，软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域的成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法实施例中的步骤。

图4是本公开实施例提供的电子设备的示意性框图，该电子设备用于执行上述方法实施例。

如图4所示，该电子设备300可包括：

存储器301、处理器302、输入/输出（Input/Output，I/O）接口303。其中，存储器301，用于存储指令。处理器302，用于调用存储器301存储的指令执行本公开实施例的磁梯度仪摆动噪声补偿方法。其中，处理器302分别与存储器301、I/O接口303连接，例如可通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)进行连接。存储器301可用于存储程序和数据，包括本公开实施例中涉及的磁梯度仪摆动噪声补偿方法的程序，处理器302通过运行存储在存储器301的程序从而执行电子设备300的各种功能应用以及数据处理。

在本公开的一些实施例中，该处理器302可以包括但不限于：

通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等等。

在本公开的一些实施例中，该存储器301包括但不限于：

采用数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现，所述处理器302可以是中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元中的一种或几种的组合。

本公开实施例中的存储器301可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（Dynamic RAM，DRAM）、同步动态随机存取存储器（Synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（Double Data Rate SDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（Enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synch linkDRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（Direct Rambus RAM，DR RAM）。

本公开实施例中，I/O接口303可用于接收输入的指令（例如数字或字符信息，以及产生与电子设备300的用户设置以及功能控制有关的键信号输入等），也可向外部输出各种信息（例如，图像或声音等）。本公开实施例中I/O接口303可包括物理键盘、功能按键（比如音量控制按键、开关按键等）、鼠标、操作杆、轨迹球、麦克风、扬声器、和触控面板等中的一个或多个。

应当理解，该电子设备中的各个组件通过总线系统相连，其中，总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。

根据本公开的一个方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机执行时使得该计算机能够执行上述方法实施例的方法。或者说，本公开实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，该指令被计算机执行时使得计算机执行上述磁梯度仪摆动噪声补偿方法实施例的方法。

根据本公开的另一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算设备执行上述磁梯度仪摆动噪声补偿方法实施例的方法。

换言之，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。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本公开实施例该的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该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，该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（digital subscriber line，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。该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。该可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如数字视频光盘（digital video disc，DVD））、或者半导体介质（例如固态硬盘（solid state disk，SSD））等。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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公开的范围。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。例如，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本公开实施例涉及的方法和装置能够利用标准编程技术来完成，利用基于规则的逻辑或者其他逻辑来实现各种方法步骤。还应当注意的是，此处以及权利要求书中使用的词语“装置”和“模块”意在包括使用一行或者多行软件代码的实现和/或硬件实现和/或用于接收输入的设备。

此处描述的任何步骤、操作或程序可以使用单独的或与其他设备组合的一个或多个硬件或软件模块来执行或实现。在一个实施方式中，软件模块使用包括包含计算机程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品实现，其能够由计算机处理器执行用于执行任何或全部的所描述的步骤、操作或程序。

出于示例和描述的目的，已经给出了本公开实施的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本公开限制到所公开的确切形式，根据上述教导还可能存在各种变形和修改，或者是可能从本公开的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本公开的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本公开。

Claims (7)

1.一种磁梯度仪摆动噪声补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，所述运动数据包括不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

将所述运动数据输入预先训练好的高斯模型，得到所述高斯模型输出的误差数据；

基于所述误差数据对所述磁梯度仪进行噪声补偿；

其中，通过以下方式获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据：

在所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台后，以第一步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动；以第一采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到所述磁梯度仪不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

所述高斯模型是通过训练数据预先训练得到的，所述训练数据包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据以及期望输出；

所述高斯模型是通过如下方式通过训练数据预先训练得到：

保持所述磁梯度仪处于竖直状态，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器的三分量磁场数据，得到磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据；

将所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据；

将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与所述磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁梯度仪是预先利用椭圆拟合法校正后的磁梯度仪。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述训练数据还包括磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据，所述运动数据还包括位移数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述磁梯度仪的首尾端分别安装有加速度计，所述位移数据是通过所述加速度计计算获得的；

所述磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据通过以下方式获得：

将所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据，并获取相邻两次采集到三分量磁场数据时所述磁梯度仪的相对位移，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本位移数据。

5.一种磁梯度仪摆动噪声补偿装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取磁梯度仪在摆动过程中的运动数据，所述运动数据包括位移数据、不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

输出单元，用于将所述运动数据作为预先训练好的高斯模型的输入，得到所述高斯模型输出的误差数据；

补偿单元，用于基于所述误差数据对所述磁梯度仪进行噪声补偿；

所述获取单元采用如下方式获取不同摆动姿态下的三分量磁场数据：

在所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台后，以第一步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动；以第一采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到所述磁梯度仪不同摆动姿态下的三分量磁场数据；

所述装置还包括训练单元，所述训练单元用于通过训练数据预先训练得到所述高斯模型，所述训练数据包括磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据、磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据以及期望输出；

所述高斯模型是通过如下方式通过训练数据预先训练得到：

保持所述磁梯度仪处于竖直状态，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器的三分量磁场数据，得到磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据；

将所述磁梯度仪固定于预设精度的无磁转台，以第二步长步进控制所述磁梯度仪左右摆动以及前后摆动，并以第二采样率，采集磁梯度仪的磁传感器产生的三分量磁场数据，以得到磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据；

将磁梯度仪处于竖直状态的样本磁场数据与所述磁梯度仪处于不同摆动姿态下的样本磁场数据之间的差值，作为用于训练高斯模型的期望输出。

6.一种电子设备，其中，所述电子设备包括：

存储器，用于存储指令；以及

处理器，用于调用所述存储器存储的指令执行如权利要求1至4中任一项所述的磁梯度仪摆动噪声补偿方法。

7.一种计算机可读存储介质，其中存储有指令，所述指令被处理器执行时，执行如权利要求1至4中任一项所述的磁梯度仪摆动噪声补偿方法。

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