[发明专利]一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法

说明书

技术领域

本发明属于磁探测技术领域，更具体地，涉及一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法。

背景技术

磁探测法常用于地质勘探、生物医疗、导航定位、未爆物探测等领域；在这些领域应用高分辨率的磁场总强度探测方法可方便地进行磁性物体的移动探测，但实现磁性物体的精确定位较为困难。基于磁梯度计的探测方法能够有效实现目标的定位，但矢量磁梯度计的安装制作需要保证构成矢量磁梯度计的两组矢量磁强计的轴线严格平行、电气性能严格对称；现有技术通过加工工艺来保证轴线平行度以及电气对称性，存在结构误差，难以实现高分辨率的探测，实际的探测分辨率在10nT～100nT的量级，难以在未爆物的探测领域应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，其目的在于解决矢量磁梯度计的结构误差补偿问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，利用目标磁场全张量信息进行目标定位，包括如下步骤：

(1)对构成矢量磁梯度计的两组矢量磁强计的结构误差进行补偿，使两组矢量磁强计的信号输出保持一致；

(2)使矢量磁梯度计在磁异常空间绕竖直轴线旋转，采集磁梯度计在旋转方位角的磁场方向梯度数据，并根据方向梯度与方位角的关系获取磁场全张量；

(3)利用磁场全张量，根据GR＝-3B进行磁性目标定位；其中，B是磁异常量，R是探测点相对于磁性目标的位置；G是指磁场全张量。

优选地，上述基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，其步骤(1)包括如下子步骤：

(1.1)使矢量磁梯度计在均匀磁场的空间做三自由度旋转，根据构成矢量磁梯度计的两组磁强计在旋转方位角处对应轴的数据相等关系，获取矢量磁梯度计的三轴补偿系数；

(1.2)根据补偿系数对构成磁梯度计的两组矢量磁强计的结构误差进行补偿，使得两组矢量磁强计的输出一致。

优选地，上述基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，其步骤(1.1)包括如下子步骤：

(1.1.1)获取三分量的磁梯度计输出

其中，B_ax、B_ay、B_az分别是第一矢量磁强计a的x、y、z三轴数据；

B_bx、B_by、B_bz分别是第二矢量磁强计b的x、y、z三轴数据，ΔB_x是指磁梯度计x轴的数据，ΔB_y是指磁梯度计y轴的数据，ΔB_z是指磁梯度计z轴的数据；

(1.1.2)获取空间两点的实际磁场梯度与磁梯度计输出之间的误差

其中，ΔB^*_x是指补偿后的磁梯度计x轴的数据，ΔB^*_y是指补偿后的磁梯度计y轴的数据，ΔB^*_z是指补偿后的磁梯度计z轴的数据，k_mn(m,n＝1、2、3)为磁梯度计的三轴补偿系数；

(1.1.3)使矢量磁梯度计在均匀磁场的空间做三自由度旋转，采集三轴磁强计和矢量磁梯度计的输出样本，根据输出样本建立三轴补偿系数方程；

其中，j＝1、2、3……M为样本序号；ΔB_xj、ΔB_yj、ΔB_zj是指样本j中未经过补偿的矢量磁梯度计的x、y、z轴数据；

(1.1.4)求解上述三轴补偿系数方程，获得磁梯度计的三轴补偿系数k_mn(m,n＝1、2、3)。

优选地，上述基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，其步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)使矢量磁梯度计在磁异常空间绕竖直轴线旋转，采集矢量磁梯度计在各旋转方位角的磁场方向梯度数据；

(2.2)将矢量磁梯度计轴线与竖直轴线的夹角θ、矢量磁梯度计转动的方位角与矢量磁梯度计x方向的梯度之间的关系作为参量，建立方程：