JP2003121518A - Magnetometer - Google Patents

Magnetometer

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JP2003121518A
JP2003121518A JP2001317606A JP2001317606A JP2003121518A JP 2003121518 A JP2003121518 A JP 2003121518A JP 2001317606 A JP2001317606 A JP 2001317606A JP 2001317606 A JP2001317606 A JP 2001317606A JP 2003121518 A JP2003121518 A JP 2003121518A
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JP
Japan
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magnetic
output
sensor
scalar
system identification
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Application number
JP2001317606A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Shima
明弘 嶋
Noriyuki Inaba
敬之 稲葉
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a magnetometer that does not need compensation, for special movement to determine a compensation factor. SOLUTION: The magnetometer comprises a scalar magnetic sensor 1 detecting terrestrial magnetism, a sensor 5 for airframe information detecting the airframe information, an estimator 6 for a sequential type magnetic compensation factor by system identification which estimates the magnetic compensation factor from the outputs of the scalar magnetic sensor 1 and the sensor 5 for the airframe information, and a magnetic compensator 7 by system identification outputting the magnetic strength of the magnetic field of the terrestrial magnetism, after performing magnetic compensation from the outputs of the scalar magnetic sensor 1 and the sensor 5 for the airframe information, and the output of the estimator 6 for the sequential type magnetic compensation factor by the system identification.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、地磁気を計測す
る磁力計の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a magnetometer for measuring earth magnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁力計は、周知のように地質探査や埋設
物探知(石油施設のパイプライン、ガス管、水道管、各
種ケーブル、ダクトなど)などに広く用いられている。
従来の磁力計について図4を用いて説明する。この磁力
計は地磁気を検知するスカラ磁気センサ1および3軸ベ
クトル磁気センサ2、スカラ磁気センサ1の出力および
3軸ベクトル磁気センサ2の出力から、磁気補償係数を
推定する磁気補償係数推定器3と、スカラ磁気センサ1
の出力と3軸ベクトル磁気センサ2の出力および磁気補
償係数推定器3の出力から、磁気補償を行い磁気補償後
の地磁気の磁界の強さを出力する磁気補償器4によって
構成されている。
2. Description of the Related Art Magnetometers are widely used for geological exploration and buried object detection (pipelines of oil facilities, gas pipes, water pipes, various cables, ducts, etc.), as is well known.
A conventional magnetometer will be described with reference to FIG. This magnetometer includes a magnetic compensation coefficient estimator 3 for estimating a magnetic compensation coefficient from the outputs of the scalar magnetic sensor 1 and the triaxial vector magnetic sensor 2, and the output of the scalar magnetic sensor 1 and the triaxial vector magnetic sensor 2. , Scalar magnetic sensor 1
Of the three-axis vector magnetic sensor 2 and the output of the magnetic compensation coefficient estimator 3 to perform magnetic compensation and output the strength of the magnetic field of geomagnetism after magnetic compensation.

【0003】磁気センサを搭載する航空機などのプラッ
トフォームは永久磁気、誘導磁気などを発生する磁性
体、及び渦電流磁気を発生する導体で構成されており、
これらプラットフォームが発生するマニューバ磁気雑音
について説明する。プラットフォームの磁性体や渦電流
が磁気センサ位置に作る磁界NMは、時間的に変化しな
い定数であるT、L、V、TT等のパラメータを使用し
数1で表わすことができる。
A platform such as an aircraft equipped with a magnetic sensor is composed of a magnetic body for generating permanent magnetism, induction magnetism and the like, and a conductor for generating eddy current magnetism.
The maneuver magnetic noise generated by these platforms will be described. The magnetic field NM created by the magnetic substance of the platform and the eddy current at the magnetic sensor position can be expressed by Equation 1 using parameters such as T, L, V, and TT which are constants that do not change with time.

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】ここで、Hx、Hy、Hzは地磁気ベクト
ルHの3軸直交成分、dHx、dHy、dHzはそれぞ
れHx、Hy、Hzの時間微分を表わす。数1の右辺第
一項は永久磁気、第二項は誘導磁気、第三項は渦電流磁
気成分である。ただし、数1による定式化はプラットフ
ォームの磁性体や渦電流磁気発生源と磁気センサの相対
位置が不変となることが前提である。すなわちプラット
フォームが剛体であることを仮定している。
Here, Hx, Hy, and Hz are three-axis orthogonal components of the geomagnetic vector H, and dHx, dHy, and dHz are time derivatives of Hx, Hy, and Hz, respectively. The first term on the right side of Equation 1 is permanent magnetism, the second term is induction magnetism, and the third term is eddy current magnetic component. However, the formulation according to Equation 1 is premised on that the relative positions of the magnetic substance of the platform and the eddy current magnetism generating source and the magnetic sensor remain unchanged. That is, it is assumed that the platform is rigid.

【0006】地磁気中でのスカラ磁気センサ1で観測さ
れる磁界の強さは、地磁気ベクトルHとプラットフォー
ム磁性体や渦電流磁気がスカラ磁気センサ1の位置に作
る磁界ベクトルNMのベクトル和のスカラ値|H+NM
|となる。磁気異常検出分野では、極低周波の地磁気変
動の影響を避けるためにハイパスフィルタ(HPF)あ
るいはバンドパスフィルタ(BPF)の前処理がなされ
る。このため数2に示すように、マニューバ磁気雑音N
はプラットフォーム磁性体や渦電流磁気がスカラ磁気セ
ンサ1の位置に作る磁界NMの地磁気ベクトルHへの投
影成分で近似される。
The strength of the magnetic field observed by the scalar magnetic sensor 1 in the earth's magnetism is the scalar value of the vector sum of the geomagnetic vector H and the magnetic field vector NM created by the platform magnet and the eddy current magnetism at the position of the scalar magnetic sensor 1. | H + NM
| In the field of magnetic anomaly detection, pre-processing of a high pass filter (HPF) or a band pass filter (BPF) is performed in order to avoid the influence of extremely low frequency geomagnetic variations. Therefore, as shown in Equation 2, the maneuver magnetic noise N
Is approximated by the projection component of the magnetic field NM produced by the platform magnetic body and the eddy current magnetism at the position of the scalar magnetic sensor 1 onto the geomagnetic vector H.

【0007】[0007]

【数2】 [Equation 2]

【0008】ここで、|H|>>|NM|、および地磁
気の強さ|H|は静磁気あるいは極低周波でありHPF
で抑圧されるものと仮定している。なおこの仮定は、航
空機などのプラットフォームに搭載される磁気センサに
よる磁気異常検出問題において十分に満足することがで
きる条件である。
Here, | H | >> | NM | and the intensity of geomagnetism | H | are static or extremely low frequencies, and HPF
Is assumed to be suppressed by. Note that this assumption is a condition that can be sufficiently satisfied in the magnetic anomaly detection problem by the magnetic sensor mounted on a platform such as an aircraft.

【0009】さらに、数1で与えられるNMを数2に代
入するとマニューバ磁気雑音Nは数3のように地磁気H
の単位ベクトル(u,v,w)およびその時間微分値
(du,dv,dw)を成分とする二次形式となる。
Further, if the NM given by the equation 1 is substituted into the equation 2, the maneuver magnetic noise N is given by the geomagnetism H as shown in the equation 3.
Of the unit vector (u, v, w) and its time derivative (du, dv, dw).

【0010】[0010]

【数3】 [Equation 3]

【0011】ここで、パラメータ推定を行うデータ区間
において、地磁気の大きさは空間的にも時間的にも一定
であると仮定することができるために、数4および数5
と置いている。
Here, since it is possible to assume that the magnitude of the geomagnetism is spatially and temporally constant in the data section in which the parameter estimation is performed, equations 4 and 5 are given.
I put it.

【0012】[0012]

【数4】 [Equation 4]

【0013】[0013]

【数5】 [Equation 5]

【0014】このように、マニューバ磁気雑音Nは16
個の未知パラメータを含んだ二次形式モデルとなる。し
かし、たとえば磁気センサ搭載プラットフォームのY軸
を進行方向(Heading)、Z軸を下方とし、進行
方向を東に向けてローリング動揺を行った場合T、V、
TT、VT、tt、tv、vt、vlの8パラメータが
推定可能であるが、それ以外のパラメータは励振されず
推定困難である。全パラメータを推定するためには、磁
気センサ搭載プラットフォームに東西南北の飛行方位に
てピッチング、ローリング、ヨーイングなどの動揺を加
えた状態で計測されたデータが必要となる。このよう
に、二次形式補償(16ターム磁気補償)はパラメータ
推定のための激しい機体動揺を伴う特別な補償飛行を必
要とする。以上説明したように、スカラ磁気センサ1の
出力に含まれるマニューバ磁気雑音Nを3軸ベクトル磁
気センサ2からのベクトル磁界(Hx、Hy、Hz)を
使用し数3に基づき補償するものである。
Thus, the maneuver magnetic noise N is 16
This is a quadratic model that includes unknown parameters. However, for example, when the Y axis of the magnetic sensor mounted platform is the heading direction, the Z axis is the downward direction, and the rolling direction is eastward, the rolling sway is T, V,
Eight parameters of TT, VT, tt, tv, vt, and vl can be estimated, but other parameters are not excited and are difficult to estimate. In order to estimate all parameters, it is necessary to have data measured in the azimuths of north, south, east, west, and sway in the azimuth, north, east, and west of the magnetic sensor platform. Thus, quadratic compensation (16-term magnetic compensation) requires a special compensatory flight with severe air movement for parameter estimation. As described above, the maneuver magnetic noise N included in the output of the scalar magnetic sensor 1 is compensated based on the equation 3 using the vector magnetic field (Hx, Hy, Hz) from the triaxial vector magnetic sensor 2.

【0015】磁気補償係数推定器3によりスカラ磁気セ
ンサ1の出力および3軸ベクトル磁気センサ2の出力か
ら磁気補償係数が算出される。磁気補償器4により磁気
補償係数推定器3の出力とスカラ磁気センサ1の出力お
よび3軸ベクトル磁気センサ2の出力を使って磁気補償
が行われ地磁気の磁界の強さHCが出力される。
The magnetic compensation coefficient estimator 3 calculates the magnetic compensation coefficient from the output of the scalar magnetic sensor 1 and the output of the triaxial vector magnetic sensor 2. The magnetic compensator 4 performs magnetic compensation using the output of the magnetic compensation coefficient estimator 3, the output of the scalar magnetic sensor 1 and the output of the triaxial vector magnetic sensor 2, and outputs the magnetic field strength HC of the geomagnetism.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の磁
力計では、航空機などに搭載した場合に、磁気補償機能
は補償係数を求めるために特別な運動を行う補償飛行を
必要とするため、搭乗員に負担がかかるという課題があ
った。
When the conventional magnetometer as described above is mounted on an aircraft or the like, the magnetic compensating function requires compensating flight for performing a special motion in order to obtain a compensating coefficient. There was a problem that the crew was burdened.

【0017】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、補償係数を求めるための特
別な運動を行う補償飛行が不要な磁力計を得ることを目
的としている。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a magnetometer which does not require a compensating flight to perform a special motion for obtaining a compensation coefficient.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】第1の発明による磁力計
は、地磁気を検知するスカラ磁気センサと、機体の運動
情報を検知する機体情報センサと、上記スカラ磁気セン
サの出力および前記機体情報センサの出力から、磁気補
償係数を推定するシステム同定による逐次型磁気補償係
数推定器と、上記スカラ磁気センサの出力と上記機体情
報センサの出力および前記システム同定による逐次型磁
気補償係数推定器の出力から、磁気補償を行い磁気補償
後の地磁気の磁界の強さを出力するシステム同定による
磁気補償器とを備えた。
A magnetometer according to a first aspect of the present invention is a scalar magnetic sensor for detecting geomagnetism, a body information sensor for detecting motion information of a body, an output of the scalar magnetic sensor and the body information sensor. From the output of, the sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification for estimating the magnetic compensation coefficient, the output of the scalar magnetic sensor and the output of the airframe information sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification , And a magnetic compensator by system identification that performs magnetic compensation and outputs the strength of the geomagnetic field after magnetic compensation.

【0019】また、第2の発明による磁力計は、地磁気
を検知するスカラ磁気センサおよび3軸ベクトル磁気セ
ンサと、上記スカラ磁気センサの出力および前記3軸ベ
クトル磁気センサの出力から、磁気補償係数を推定する
システム同定による逐次型磁気補償係数推定器と、上記
スカラ磁気センサの出力と上記3軸ベクトル磁気センサ
の出力および前記システム同定による逐次型磁気補償係
数推定器の出力から、磁気補償を行い磁気補償後の地磁
気の磁界の強さを出力するシステム同定による磁気補償
器とを備えた。
The magnetometer according to the second aspect of the present invention obtains a magnetic compensation coefficient from the scalar magnetic sensor and the triaxial vector magnetic sensor for detecting the geomagnetism, and the output of the scalar magnetic sensor and the output of the triaxial vector magnetic sensor. The magnetic compensation is performed by magnetic field compensation from the output of the scalar magnetic sensor, the output of the three-axis vector magnetic sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification. And a magnetic compensator by system identification for outputting the strength of the magnetic field of the geomagnetism after compensation.

【0020】また、第3の発明による磁力計は、地磁気
を検知するスカラ磁気センサおよび3軸ベクトル磁気セ
ンサと、機体の運動情報を検知する機体情報センサと、
上記スカラ磁気センサの出力と上記3軸ベクトル磁気セ
ンサの出力および前記機体情報センサの出力から、磁気
補償係数を推定するシステム同定による逐次型磁気補償
係数推定器と、上記スカラ磁気センサの出力と上記3軸
ベクトル磁気センサの出力と上記機体情報センサの出力
および前記システム同定による逐次型磁気補償係数推定
器の出力から、磁気補償を行い磁気補償後の地磁気の磁
界の強さを出力するシステム同定による磁気補償器とを
備えた。
The magnetometer according to the third aspect of the invention comprises a scalar magnetic sensor for detecting the earth's magnetism and a three-axis vector magnetic sensor, and a body information sensor for detecting motion information of the body.
A sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification for estimating a magnetic compensation coefficient from the output of the scalar magnetic sensor, the output of the three-axis vector magnetic sensor, and the output of the airframe information sensor; the output of the scalar magnetic sensor; By system identification that performs magnetic compensation from the output of the three-axis vector magnetic sensor, the output of the airframe information sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator based on the system identification, and outputs the magnetic field strength of the geomagnetism after magnetic compensation. And a magnetic compensator.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示すもので、図において、1は図4に示
したものと同じである。5は機体情報センサであり、機
体情報を検知する。6はシステム同定による逐次型磁気
補償係数推定器であり、スカラ磁気センサ1の出力およ
び機体情報センサ5の出力から、システム同定による磁
気補償係数を推定する。7はシステム同定による磁気補
償器であり、スカラ磁気センサ1の出力と機体情報セン
サ5の出力およびシステム同定による逐次型磁気補償係
数推定器6の出力から、システム同定による磁気補償を
行い磁気補償後の地磁気の磁界の強さを出力する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. 1 shows Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is the same as that shown in FIG. A machine body information sensor 5 detects machine body information. Reference numeral 6 denotes a system identification sequential magnetic compensation coefficient estimator which estimates the magnetic identification coefficient by system identification from the output of the scalar magnetic sensor 1 and the output of the machine body information sensor 5. Reference numeral 7 denotes a magnetic compensator based on system identification, which performs magnetic compensation by system identification from the output of the scalar magnetic sensor 1 and the output of the airframe information sensor 5 and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 based on system identification, and after magnetic compensation. Outputs the strength of the geomagnetic field of.

【0022】このような構成によってスカラ磁気センサ
1から出力された地磁気の磁界の強さ(スカラ磁界)H
は、システム同定による逐次型磁気補償係数推定器6お
よびシステム同定による磁気補償器7に送られる。一
方、機体情報センサ5は、磁力計に影響を与える磁気雑
音の原因となる機体情報をモニタし、その出力をシステ
ム同定による逐次型磁気補償係数推定器6とシステム同
定による磁気補償器7に送る。
With such a configuration, the strength of the geomagnetic field (scalar magnetic field) H output from the scalar magnetic sensor 1
Is sent to the system-identified iterative magnetic compensation coefficient estimator 6 and the system-identified magnetic compensator 7. On the other hand, the airframe information sensor 5 monitors airframe information that causes magnetic noise affecting the magnetometer, and sends its output to the sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 by system identification and the magnetic compensator 7 by system identification. .

【0023】次に、システム同定による逐次型磁気補償
係数推定器6は、スカラ磁気センサ1の出力および機体
情報センサ5の出力から、システム同定による磁気補償
係数を推定し、その出力をシステム同定による磁気補償
器7に送る。システム同定による磁気補償係数は、機体
情報センサ5の出力を入力としスカラ磁気センサ1の出
力を出力とする雑音モデルの係数を算出することで得ら
れる。スカラ磁界Hにはマニューバ雑音が含まれている
ため、一様な地磁気中においてもプラットフォームが動
揺することにより磁気雑音が発生する。一方、スカラ磁
界Hには、地磁気の低周波成分や高周波成分を抑圧する
ためバンドパスフィルタ(BPF)が適用される。シス
テム同定による逐次型磁気補償係数推定およびシステム
同定による磁気補償における一般的な数学的手法に関し
ては、文献「ディジタル信号処理の理論 3 推定・適応
信号処理」、谷萩隆嗣著、コロナ社に示されている。こ
こで一例として、スカラ磁気センサ1の出力であるスカ
ラ磁界Hおよび機体情報センサ5の出力(p(ピッ
チ)、r(ロール)、y(ヨー))にバンドパスフィル
タ(BPF)処理を行う。ここで、バンドパスフィルタ
処理後の時刻tにおける機体情報を(pf(t)、rf
(t)、yf(t))、スカラ磁界をHf(t)と表わ
す。このpf(t)、rf(t)、yf(t)を推定し
ようとする雑音モデルに対する具体的な入力データとし
出力をHf(t)として、システム(雑音モデル)の入
出力関係式は数6のような差分方程式で表わされる。
Next, the sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 based on system identification estimates the magnetic compensation coefficient based on the system identification from the output of the scalar magnetic sensor 1 and the output of the machine body information sensor 5, and outputs the estimated magnetic compensation coefficient based on the system identification. Send to the magnetic compensator 7. The magnetic compensation coefficient by system identification is obtained by calculating the coefficient of a noise model in which the output of the machine body information sensor 5 is input and the output of the scalar magnetic sensor 1 is output. Since the scalar magnetic field H contains maneuver noise, magnetic noise occurs due to the platform swaying even in the uniform geomagnetism. On the other hand, a band pass filter (BPF) is applied to the scalar magnetic field H in order to suppress low frequency components and high frequency components of the earth's magnetism. A general mathematical method for estimating magnetic compensation coefficients by system identification and for magnetic compensation by system identification is presented in the document "Theory of Digital Signal Processing 3: Estimating and Adaptive Signal Processing", Takashi Tanihagi, Corona Publishing. ing. Here, as an example, a bandpass filter (BPF) process is performed on the scalar magnetic field H that is the output of the scalar magnetic sensor 1 and the outputs (p (pitch), r (roll), y (yaw)) of the machine body information sensor 5. Here, the body information at the time t after the bandpass filter processing is (pf (t), rf
(T), yf (t)) and the scalar magnetic field are represented as Hf (t). Assuming that pf (t), rf (t), and yf (t) are specific input data for the noise model to be estimated and the output is Hf (t), the input / output relational expression of the system (noise model) is It is represented by a difference equation such as.

【0024】[0024]

【数6】 [Equation 6]

【0025】ここで、bi、ciおよびdiは磁気補償
係数、nは雑音モデルの次数、e(t)は雑音である。
数6を書き直せば数7となる。
Here, bi, ci and di are magnetic compensation coefficients, n is the order of the noise model, and e (t) is noise.
Rewriting equation 6 gives equation 7.

【0026】[0026]

【数7】 [Equation 7]

【0027】ここで、数8、数9、数10である。Here, equations 8, 9 and 10 are given.

【0028】[0028]

【数8】 [Equation 8]

【0029】[0029]

【数9】 [Equation 9]

【0030】[0030]

【数10】 [Equation 10]

【0031】このとき、数11が成り立つ。At this time, equation 11 holds.

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】ここで、数12、数13、数14、数15
である。
Here, Equation 12, Equation 13, Equation 14, and Equation 15
Is.

【0034】[0034]

【数12】 [Equation 12]

【0035】[0035]

【数13】 [Equation 13]

【0036】[0036]

【数14】 [Equation 14]

【0037】[0037]

【数15】 [Equation 15]

【0038】パラメータGを推定するための評価関数を
数16で与える。
An evaluation function for estimating the parameter G is given by Expression 16.

【0039】[0039]

【数16】 [Equation 16]

【0040】ここで、WはN×N正定値対称行列である
とする。Nを十分大きく選んで数17を仮定すれば、J
を最小にする最適な推定値GHは数18から得られる。
Here, it is assumed that W is an N × N positive definite symmetric matrix. If N is chosen large enough and Equation 17 is assumed, J
The optimum estimated value GH that minimizes is obtained from Eq.

【0041】[0041]

【数17】 [Equation 17]

【0042】[0042]

【数18】 [Equation 18]

【0043】磁気補償パラメータ推定値GHをオフライ
ンで求める場合には、Nを十分大きく選んで数18を利
用することができる。ここでは、新しく観測されるデー
タを逐次使用して、オンラインでパラメータ推定を行う
ための逐次推定アルゴリズムについて述べる。いま、時
刻tまでの入出力データを観測して得られるGの推定値
をGH(t)で表わすことにすれば、逐次推定ではGH
(t+1)がGH(t)を使用した形で求められること
が望ましい。オンラインで逐次推定を行うために、W
(t+1)を(t+1)×(t+1)正定値対角行列と
して数19〜数23とおく。
When the magnetic compensation parameter estimated value GH is obtained off-line, N can be selected to be sufficiently large and Equation 18 can be used. In this paper, we describe an iterative estimation algorithm for online parameter estimation using newly observed data. Now, if the estimated value of G obtained by observing the input / output data up to time t is represented by GH (t), GH is calculated in the successive estimation.
It is desirable that (t + 1) be obtained using GH (t). In order to make an online iterative estimation, W
Let (t + 1) be a (t + 1) × (t + 1) positive definite value diagonal matrix and be set to Expressions 19 to 23.

【0044】[0044]

【数19】 [Formula 19]

【0045】[0045]

【数20】 [Equation 20]

【0046】[0046]

【数21】 [Equation 21]

【0047】[0047]

【数22】 [Equation 22]

【0048】[0048]

【数23】 [Equation 23]

【0049】数18より数24が成り立つ。From Expression 18, Expression 24 is established.

【0050】[0050]

【数24】 [Equation 24]

【0051】ここで、数25とおけば数26となる。Here, the number 25 is replaced by the number 26.

【0052】[0052]

【数25】 [Equation 25]

【0053】[0053]

【数26】 [Equation 26]

【0054】数26より、数27が成り立つ。From Expression 26, Expression 27 is established.

【0055】[0055]

【数27】 [Equation 27]

【0056】ここで、数28および数29である。Here, the numbers 28 and 29 are given.

【0057】[0057]

【数28】 [Equation 28]

【0058】[0058]

【数29】 [Equation 29]

【0059】ここで、Iは単位行列である。数25は数
30のときに定義されるので、少なくともt≧2n−1
が必要である。
Here, I is an identity matrix. Since Equation 25 is defined when Equation 30 is satisfied, at least t ≧ 2n−1
is necessary.

【0060】[0060]

【数30】 [Equation 30]

【0061】しかし、数27〜数29では逆行列の計算
が必要ないので、GH(0)およびP(0)が与えられ
ればGH(t)(t=1,2,・・・)を容易に計算す
ることができる。通常、初期値はαを十分大きな正数と
して数31および数32で与えられる。
However, since the calculation of the inverse matrix is not necessary in Equations 27 to 29, GH (t) (t = 1, 2, ...) Can be easily obtained if GH (0) and P (0) are given. Can be calculated to Usually, the initial value is given by Equations 31 and 32 with α being a sufficiently large positive number.

【0062】[0062]

【数31】 [Equation 31]

【0063】[0063]

【数32】 [Equation 32]

【0064】α>0であれば、初期値の選び方によって
推定値の漸近的性質が変化することはない。αを十分大
きな正数として初期値を数31および数32で与えれ
ば、数27〜数29を繰返し使用することによりGH
(t)(t=1,2,・・・)を求めることができる。
以上により、システム同定による逐次型磁気補償係数推
定器6の出力である磁気補償係数が求まる。ここでは示
さないが、観測データに重みをつけて、過去のデータに
対する重みを小さくする方法に拡張することは容易であ
る。
If α> 0, the asymptotic property of the estimated value does not change depending on how to select the initial value. If α is set to a sufficiently large positive number and the initial values are given by Equations 31 and 32, GH can be obtained by repeatedly using Equations 27 to 29.
(T) (t = 1, 2, ...) Can be obtained.
From the above, the magnetic compensation coefficient which is the output of the successive magnetic compensation coefficient estimator 6 by system identification is obtained. Although not shown here, it is easy to extend the method of weighting observation data and reducing the weight of past data.

【0065】システム同定による磁気補償器7は、スカ
ラ磁気センサ1の出力と機体情報センサ5の出力および
システム同定による逐次型磁気補償係数推定器6の出力
である磁気補償係数を使用し、数33により磁気補償後
の地磁気の磁界の強さHCを出力する。
The magnetic compensator 7 based on the system identification uses the outputs of the scalar magnetic sensor 1 and the body information sensor 5 and the magnetic compensation coefficient which is the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 based on the system identification, Outputs the magnetic field strength HC of the geomagnetism after magnetic compensation.

【0066】[0066]

【数33】 [Expression 33]

【0067】なお、数33では推定した磁気補償パラメ
ータをすぐに使用するようになっているが、システムの
状態の変化がゆるやかであれば時間遅れを持たせること
も可能である。以上により、補償係数を求めるための特
別な運動を行う補償飛行が不要な磁気補償が行える磁力
計を得ることが可能となる。
In Equation 33, the estimated magnetic compensation parameter is used immediately, but it is also possible to add a time delay if the system state changes slowly. As described above, it becomes possible to obtain a magnetometer capable of magnetic compensation without the need for compensating flight for performing a special motion for obtaining a compensation coefficient.

【0068】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示すもので、図において、1、6、7は図1に示
したものと同じである。2は図4に示したものと同じで
ある。
Embodiment 2. FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 1, 6 and 7 are the same as those shown in FIG. 2 is the same as that shown in FIG.

【0069】このような構成によって、スカラ磁気セン
サ1から出力された地磁気の強さ(スカラ磁界)Hは、
システム同定による逐次型磁気補償係数推定器6および
システム同定による磁気補償器7に送られる。一方、3
軸ベクトル磁気センサ2は、磁力計に影響を与える磁気
雑音の原因となる情報をモニタし、その出力をシステム
同定による逐次型磁気補償係数推定器6とシステム同定
による磁気補償器7に送る。
With this configuration, the intensity of the geomagnetism (scalar magnetic field) H output from the scalar magnetic sensor 1 is
It is sent to the system-identified iterative magnetic compensation coefficient estimator 6 and the system-identified magnetic compensator 7. On the other hand, 3
The axis vector magnetic sensor 2 monitors information that causes magnetic noise that affects the magnetometer, and sends its output to a sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 by system identification and a magnetic compensator 7 by system identification.

【0070】システム同定による逐次型磁気補償係数推
定器6とシステム同定による磁気補償器7の動作は、実
施の形態1と同様である。3軸ベクトル磁気センサ2の
動作は従来例と同様である。以上により、補償係数を求
めるための特別な運動を行う補償飛行が不要な磁気補償
が行える磁力計を得ることが可能となる。
The operations of the system-identified iterative magnetic compensation coefficient estimator 6 and the system-identified magnetic compensator 7 are the same as those in the first embodiment. The operation of the triaxial vector magnetic sensor 2 is similar to that of the conventional example. As described above, it becomes possible to obtain a magnetometer capable of magnetic compensation without the need for compensating flight for performing a special motion for obtaining a compensation coefficient.

【0071】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示すもので、図において、1、5〜7は図1に示
したものと同じである。2は図4に示したものと同じで
ある。
Third Embodiment FIG. 3 shows Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 1, 5 to 7 are the same as those shown in FIG. 2 is the same as that shown in FIG.

【0072】このような構成によって、スカラ磁気セン
サ1から出力された地磁気の強さ(スカラ磁界)Hは、
システム同定による逐次型磁気補償係数推定器6および
システム同定による磁気補償器7に送られる。一方、3
軸ベクトル磁気センサ2および機体情報センサ5は、磁
力計に影響を与える磁気雑音の原因となる情報をモニタ
し、その出力をシステム同定による逐次型磁気補償係数
推定器6とシステム同定による磁気補償器7に送る。
With such a configuration, the intensity of the geomagnetism (scalar magnetic field) H output from the scalar magnetic sensor 1 is
It is sent to the system-identified iterative magnetic compensation coefficient estimator 6 and the system-identified magnetic compensator 7. On the other hand, 3
The axial vector magnetic sensor 2 and the airframe information sensor 5 monitor information that causes magnetic noise affecting the magnetometer, and the outputs thereof are used as a sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 by system identification and a magnetic compensator by system identification. Send to 7.

【0073】機体情報センサ5とシステム同定による逐
次型磁気補償係数推定器6およびシステム同定による磁
気補償器7の動作は、実施の形態1と同様である。3軸
ベクトル磁気センサ2の動作は従来例と同様である。以
上により、補償係数を求めるための特別な運動を行う補
償飛行が不要な磁気補償が行える磁力計を得ることが可
能となる。
The operations of the machine body information sensor 5, the sequential magnetic compensation coefficient estimator 6 by system identification, and the magnetic compensator 7 by system identification are the same as those in the first embodiment. The operation of the triaxial vector magnetic sensor 2 is similar to that of the conventional example. As described above, it becomes possible to obtain a magnetometer capable of magnetic compensation without the need for compensating flight for performing a special motion for obtaining a compensation coefficient.

【0074】[0074]

【発明の効果】第1の発明によれば、地磁気を検知する
スカラ磁気センサと、機体の運動情報を検知する機体情
報センサと、上記スカラ磁気センサの出力および前記機
体情報センサの出力から、磁気補償係数を推定するシス
テム同定による逐次型磁気補償係数推定器と、上記スカ
ラ磁気センサの出力と上記機体情報センサの出力および
前記システム同定による逐次型磁気補償係数推定器の出
力から、磁気補償を行い磁気補償後の地磁気の磁界の強
さを出力するシステム同定による磁気補償器とを設けた
ので、補償係数を求めるための特別な運動を行う補償飛
行が不要な磁気補償が行えるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the scalar magnetic sensor for detecting the earth's magnetism, the body information sensor for detecting the motion information of the body, the output of the scalar magnetic sensor and the output of the body information sensor, Magnetic compensation is performed from the output of the scalar magnetic sensor, the output of the airframe information sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification by the system identification that estimates the compensation coefficient. Since the magnetic compensator based on the system identification that outputs the strength of the magnetic field of the geomagnetism after the magnetic compensation is provided, there is an effect that the magnetic compensation that does not require the compensating flight for performing the special motion for obtaining the compensation coefficient can be performed.

【0075】また、第2の発明によれば、地磁気を検知
するスカラ磁気センサおよび3軸ベクトル磁気センサ
と、前記スカラ磁気センサの出力および前記3軸ベクト
ル磁気センサの出力から、磁気補償係数を推定するシス
テム同定による逐次型磁気補償係数推定器と、上記スカ
ラ磁気センサの出力と上記3軸ベクトル磁気センサの出
力および前記システム同定による逐次型磁気補償係数推
定器の出力から、磁気補償を行い磁気補償後の地磁気の
磁界の強さを出力するシステム同定による磁気補償器と
を設けたので、補償係数を求めるための特別な運動を行
う補償飛行が不要な磁気補償が行えるという効果があ
る。
According to the second aspect of the invention, the magnetic compensation coefficient is estimated from the scalar magnetic sensor and the triaxial vector magnetic sensor for detecting the geomagnetism, the output of the scalar magnetic sensor and the output of the triaxial vector magnetic sensor. Magnetic compensation is performed from the output of the scalar magnetic sensor, the output of the three-axis vector magnetic sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification. Since the magnetic compensator based on the system identification for outputting the strength of the magnetic field of the earth's magnetic field is provided later, there is an effect that the magnetic compensation that does not require the compensating flight for performing the special motion for obtaining the compensation coefficient can be performed.

【0076】また、第3の発明によれば、地磁気を検知
するスカラ磁気センサおよび3軸ベクトル磁気センサ
と、機体の運動情報を検知する機体情報センサと、上記
スカラ磁気センサの出力と上記3軸ベクトル磁気センサ
の出力および前記3軸ベクトル磁気センサの出力から、
磁気補償係数を推定するシステム同定による逐次型磁気
補償係数推定器と、上記スカラ磁気センサの出力と上記
3軸ベクトル磁気センサの出力と上記機体情報センサの
出力および前記システム同定による逐次型磁気補償係数
推定器の出力から、磁気補償を行い磁気補償後の地磁気
の磁界の強さを出力するシステム同定による磁気補償器
とを設けたので、補償係数を求めるための特別な運動を
行う補償飛行が不要な磁気補償が行えるという効果があ
る。
According to the third invention, the scalar magnetic sensor and the 3-axis vector magnetic sensor for detecting the earth's magnetism, the machine information sensor for detecting the motion information of the machine, the output of the scalar magnetic sensor and the 3-axis. From the output of the vector magnetic sensor and the output of the three-axis vector magnetic sensor,
Sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification for estimating magnetic compensation coefficient, output of the scalar magnetic sensor, output of the three-axis vector magnetic sensor, output of the machine body information sensor, and sequential magnetic compensation coefficient by the system identification A magnetic compensator based on system identification that performs magnetic compensation from the output of the estimator and outputs the magnetic field strength of the geomagnetism after magnetic compensation is provided, so compensatory flight for performing special motion to obtain the compensation coefficient is unnecessary. There is an effect that various magnetic compensation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明による磁力計の実施の形態1を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a magnetometer according to the present invention.

【図2】 この発明による磁力計の実施の形態2を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of a magnetometer according to the present invention.

【図3】 この発明による磁力計の実施の形態3を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing Embodiment 3 of the magnetometer according to the present invention.

【図4】 従来の磁力計を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional magnetometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スカラ磁気センサ、2 3軸ベクトル磁気センサ、
3 磁気補償係数推定器、4 磁気補償器、5 機体情
報センサ、6 システム同定による逐次型磁気補償係数
推定器、7 システム同定による磁気補償器。
1 scalar magnetic sensor, 2 3 axis vector magnetic sensor,
3 Magnetic compensation coefficient estimator, 4 Magnetic compensator, 5 Airframe information sensor, 6 Sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification, 7 Magnetic compensator by system identification.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動可能な機体に搭載される磁力計にお
いて、地磁気を検知するスカラ磁気センサと、前記機体
の運動情報を検知する機体情報センサと、上記スカラ磁
気センサの出力および前記機体情報センサの出力から、
磁気補償係数を推定するシステム同定による逐次型磁気
補償係数推定器と、上記スカラ磁気センサの出力と上記
機体情報センサの出力および前記システム同定による逐
次型磁気補償係数推定器の出力から、磁気補償を行い磁
気補償後の地磁気の磁界の強さを出力するシステム同定
による磁気補償器とを備えた磁力計。
1. A magnetometer mounted on a movable body, a scalar magnetic sensor for detecting geomagnetism, a body information sensor for detecting motion information of the body, an output of the scalar magnetic sensor and the body information sensor. From the output of
Magnetic compensation is performed from the sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification for estimating the magnetic compensation coefficient, the output of the scalar magnetic sensor, the output of the airframe information sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification. A magnetometer equipped with a magnetic compensator by system identification that outputs the strength of the earth's magnetic field after performing magnetic compensation.
【請求項2】 移動可能な機体に搭載される磁力計に
おいて、地磁気を検知するスカラ磁気センサおよび3軸
ベクトル磁気センサと、前記スカラ磁気センサの出力お
よび前記3軸ベクトル磁気センサの出力から、磁気補償
係数を推定するシステム同定による逐次型磁気補償係数
推定器と、上記スカラ磁気センサの出力と上記3軸ベク
トル磁気センサの出力および前記システム同定による逐
次型磁気補償係数推定器の出力から、磁気補償を行い磁
気補償後の地磁気の磁界の強さを出力するシステム同定
による磁気補償器とを備えた磁力計。
2. A magnetometer mounted on a movable airframe, wherein a magnetic field is detected from a scalar magnetic sensor and a triaxial vector magnetic sensor for detecting geomagnetism, and an output of the scalar magnetic sensor and an output of the triaxial vector magnetic sensor. From the output of the scalar magnetic sensor, the output of the three-axis vector magnetic sensor, and the output of the sequential magnetic compensation coefficient estimator by the system identification, the magnetic compensation is performed by the system identification for estimating the compensation coefficient. And a magnetic compensator by system identification that outputs the strength of the geomagnetic field after magnetic compensation.
【請求項3】 移動可能な機体に搭載される磁力計に
おいて、地磁気を検知するスカラ磁気センサおよび3軸
ベクトル磁気センサと、前記機体の運動情報を検知する
機体情報センサと、上記スカラ磁気センサの出力と上記
3軸ベクトル磁気センサの出力および前記機体情報セン
サの出力から、磁気補償係数を推定するシステム同定に
よる逐次型磁気補償係数推定器と、上記スカラ磁気セン
サの出力と上記3軸ベクトル磁気センサの出力と上記機
体情報センサの出力および前記システム同定による逐次
型磁気補償係数推定器の出力から、磁気補償を行い磁気
補償後の地磁気の磁界の強さを出力するシステム同定に
よる磁気補償器とを備えた磁力計。
3. A magnetometer mounted on a movable body, comprising a scalar magnetic sensor and a 3-axis vector magnetic sensor for detecting geomagnetism, a body information sensor for detecting motion information of the body, and the scalar magnetic sensor. A sequential magnetic compensation coefficient estimator by system identification for estimating a magnetic compensation coefficient from the output, the output of the three-axis vector magnetic sensor and the output of the machine body information sensor, the output of the scalar magnetic sensor and the three-axis vector magnetic sensor And the output of the airframe information sensor and the output of the iterative magnetic compensation coefficient estimator based on the system identification, and a magnetic compensator based on the system identification that performs magnetic compensation and outputs the magnetic field strength of the geomagnetism after magnetic compensation. Equipped magnetometer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017049136A (en) * 2015-09-02 2017-03-09 三菱電機株式会社 Magnetometer

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