[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

摘要

本发明公开了一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，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)利用磁场全张量进行磁性目标定位；本发明提供的这种运动式磁性目标定位方法，采用三轴系数补偿的方式解决了矢量磁梯度计的结构误差补偿问题，使得构成磁梯度计的两组矢量磁强计的输出对应一致；由于消除了结构误差，可以实现高分辨率的探测。

主权项

一种基于矢量磁梯度计的运动式磁性目标定位方法，其特征在于，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，采集矢量磁梯度计在各旋转方位角的磁场方向梯度数据，并根据所述磁场方向梯度与方位角的关系获取磁场全张量G；(3)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；所述步骤(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矢量磁强计在各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)根据所述三轴补偿系数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，使得两组矢量磁强计的输出一致；所述步骤(1.1)包括如下子步骤：(1.1.1)获取三分量的矢量磁梯度计输出其中，Bax、Bay、Baz分别是第一矢量磁强计a的x、y、z三轴数据；Bbx、Bby、Bbz分别是第二矢量磁强计b的x、y、z三轴数据，ΔBx是指矢量磁梯度计x轴的数据，ΔBy是指矢量磁梯度计y轴的数据，ΔBz是指矢量磁梯度计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ΔB*x=ΔBx-(k11Bax+k12Bay+k13Baz)ΔB*y=ΔBy-(k21Bax+k22Bay+k23Baz)ΔB*z=ΔBz-(k31Bax+k32Bay+k33Baz);]]>其中，ΔB*x是指补偿后的矢量磁梯度计x轴的数据，ΔB*y是指补偿后的矢量磁梯度计y轴的数据，ΔB*z是指补偿后的矢量磁梯度计z轴的数据，kmn为矢量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，采集三轴矢量磁强计和矢量磁梯度计的输出样本，根据所述输出样本建立三轴补偿系数方程；ΔBxj=k11Baxj+k12Bayj+k13BazjΔByj=k21Baxj+k22Bayj+k23BazjΔBzj=k31Baxj+k32Bayj+k33Bazj;]]>其中，j＝1、2、3……M为样本序号；ΔBxj、ΔByj、ΔBzj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)求解所述三轴补偿系数方程，获得矢量磁梯度计的三轴补偿系数kmn；m,n＝1、2、3；所述步骤(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：其中，L是指第一矢量磁强计a与第二矢量磁强计b的距离，Gxx指x轴方向的磁场分量在x方向上的梯度，Gxy指x轴方向的磁场分量在y方向上的梯度，Gxz指x轴方向的磁场分量在z方向上的梯度；(2.3)根据矢量磁梯度计的旋转方位角与第一矢量磁强计a和第二矢量磁强计b的x轴输出的对应关系，建立方程组：其中，Baxj是指旋转方位角为时第一矢量磁强计a的x轴数据；Bbxj是指旋转方位角为时第二矢量磁强计b的x轴数据；(2.4)求解所述方程组，获得Gxx、Gxy、Gxz；(2.5)以矢量磁强计旋转方位角与第一矢量磁强计a和第二矢量磁强计b的y轴数据对应的关系作为参量，重复步骤(2.2)～(2.3)，获得Gyx、Gyy、Gyz；(2.6)以矢量磁强计旋转方位角与第一磁强计a和第二磁强计b的z轴数据对应的关系作为参量，重复步骤(2.2)～(2.3)，获得Gzx、Gzy、Gzz；(2.7)获取磁场全张量