[发明专利]基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正方法

说明书

本发明公开了一种基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正方法，以地球磁场矢量为基本坐标，建立固定的XYZ基准空间正交坐标系，以基准坐标系的X、Y两个坐标轴确定的以Z轴正向为法线方向的平面为基准平面，以接收线圈所在水平面为第一平面，建立线圈相对坐标系，测量线圈相对坐标系的z轴在基准平面上的投影与基准坐标系X轴之间的夹角α或Y轴之间的夹角β，确定磁通量的修正系数，对磁通量进行修正，得到瞬变电磁接收线圈的真实值；本发明可以修正线圈有效面积进而获得更为偏真实磁通量。

技术领域

本发明涉及一种基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正方法。

背景技术

在电磁勘探领域，尤其瞬变电磁勘探技术的发展和在工程实际中的广泛应用，半航空瞬变电磁勘探因其成本较低、勘探效率高、可大面积勘查等优点而得到青睐，但是业内人士经过长期现场实际操作经验总结发现，半航空瞬变电磁勘探因为其工作条件为无人机或其他飞行器搭载接收装置，所以比较容易受到外界环境的干扰，这种干扰对于作为接收装置的线圈来说尤为突出。

这种干扰的产生是因为线圈搭载于无人机上时，采集到磁通量数据的前提是假设线圈是在飞行过程中保持水平姿态的，即通过线圈内部的磁通量Φ＝Φ_A，Φ_A为使用接收线圈所围面积A计算得到的磁通量，但是由于飞行器受到外部环境干扰，例如，大地磁场的变化，风力变化和天气因素和人员操作不当等原因，导致接受数据与实际真实数据存在一定的误差，即线圈的实际接收面积与A之间存在一定的夹角，这就使得测量数据比真实数据偏大，采集的初始数据存在误差，那么经过数据处理，模型计算后的数据的可靠度就更低了。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正方法，本发明通过建立XYZ基准空间坐标系，定义的线圈xyz相对坐标系与XYZ基准空间坐标系的三个坐标轴之间的夹角α,β,γ与时间变量t形成了映射关系，根据映射关系确定准确的磁通量，实现修正线圈有效面积进而获得更为偏真实磁通量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正系统，包括GPS、电子罗盘、三分量倾角传感器和数据处理器，所述姿态矫正系统固定于瞬变电磁接收线圈的圆心至线圈外边缘的任一位置，与线圈处于同一水平面，所述电子罗盘采集并记录地球磁场矢量的大小和方向，GPS采集定位信息，三分量倾角传感器采集线圈的倾角，采集的信息均传输给数据处理器，实现对瞬变电磁接收线圈的位置和姿态信息的采集与记录。

进一步的，所述姿态矫正系统利用绝缘连接件设置于瞬变电磁接收线圈上。

进一步的，所述姿态矫正系统与瞬变电磁接收线圈之间不存在相对角位移。

进一步的，利用陀螺仪替换所述电子罗盘。

优选的，所述GPS、电子罗盘和三分量倾角传感器采用集成式方式集中于一体，可以利用支架或壳体等固定件进行固定。

一种基于三轴坐标系的半航空瞬变电磁接收线圈姿态矫正方法，以地球磁场矢量为基本坐标，建立固定的XYZ基准空间正交坐标系，以基准坐标系的X、Y两个坐标轴确定的以Z轴正向为法线方向的平面为基准平面，以接收线圈所在水平面为第一平面，建立线圈相对坐标系，测量线圈相对坐标系的z轴在基准平面上的投影与基准坐标系X轴之间的夹角α或Y轴之间的夹角β，确定磁通量的修正系数，对磁通量进行修正，得到瞬变电磁接收线圈的真实值。

进一步的，定位正北方向，以正北方向为X轴正方向，正东方向为Y轴正方向，竖直向上为Z轴正方向。

进一步的，瞬变电磁接收线圈的真实值为测量的磁通量与修正系数的乘积。

进一步的，修正系数η为cosα与cosβ的乘积。