[發(fā)明專利]一種高精度的極淺水目標(biāo)磁探系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110306960.0
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113064208B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫廣發(fā);榮英佼;李夢蕾;鄭洪浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中船海洋探測技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01R33/02;G01H17/00;G01C21/16
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本發(fā)明公開了一種高精度的極淺水目標(biāo)磁探系統(tǒng)，涉及磁探技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)中無人測量船上布設(shè)有磁通門傳感器、慣性姿態(tài)測量裝置、GNSS接收機(jī)和振動傳感器，通過振動傳感器獲取到的無人船振動數(shù)據(jù)確定第一映射矩陣，通過慣性姿態(tài)測量裝置獲取到的無人船姿態(tài)數(shù)據(jù)確定第二映射矩陣，基于GNSS接收機(jī)獲取到的授時信號進(jìn)行時間同步后可以由兩個映射矩陣得到各自對應(yīng)的校正矩陣，利用兩個校正矩陣對磁通門傳感器獲取到的三軸輸出實際值進(jìn)行校準(zhǔn)得到目標(biāo)磁探結(jié)果可以減小無人船運(yùn)動與發(fā)動機(jī)振動導(dǎo)致的測量誤差，提高水下鐵磁目標(biāo)探測結(jié)果的測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁探技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高精度的極淺水目標(biāo)磁探系統(tǒng)。

背景技術(shù)

極淺水環(huán)境一般指水深小于5m的自然水域，可以采用無人水面船搭載磁通門傳感器來探測極淺水環(huán)境中的水下鐵磁目標(biāo)，磁通門傳感器能夠提供三軸磁場高精度測量信息，據(jù)此，可以進(jìn)一步判斷水下鐵磁目標(biāo)的位置。磁通門傳感器工作時需要保持相對地面的靜止?fàn)顟B(tài)，從而保持三個測量軸的指向穩(wěn)定，否則就會產(chǎn)生由于運(yùn)動導(dǎo)致的測量誤差。

但是在極淺水環(huán)境中運(yùn)動的無人測量船由于會受到海浪等因素的影響，難以保持自身姿態(tài)的穩(wěn)定，無法為其搭載的磁通門傳感器提供正常工作所需要的穩(wěn)定環(huán)境，此外，無人船運(yùn)動時發(fā)動機(jī)工作引起的振動也會對磁通門傳感器測量結(jié)果造成干擾。一般來說，對于無人船之類的運(yùn)動平臺可以通過設(shè)置陀螺穩(wěn)定云臺并將傳感器安裝在該云臺上消除水面運(yùn)動及發(fā)動機(jī)振動對于傳感器測量結(jié)果的影響。但工作在極淺水環(huán)境中的無人測量船的質(zhì)量、體積都受到較強(qiáng)約束，載重量遠(yuǎn)小于陀螺穩(wěn)定云臺的質(zhì)量，因此不具備安裝云臺的條件，所以現(xiàn)有常規(guī)的這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)無法應(yīng)用在搭載磁通門傳感器的無人水面船上，這就導(dǎo)致該場景下磁通門傳感器的測量精度通常較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種高精度的極淺水目標(biāo)磁探系統(tǒng)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高精度的極淺水目標(biāo)磁探系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括無人測量船以及布設(shè)在無人測量船上的磁通門傳感器、慣性姿態(tài)測量裝置、GNSS接收機(jī)和振動傳感器，慣性姿態(tài)測量裝置的質(zhì)心與無人測量船的重心重合，振動傳感器安裝在無人測量船的發(fā)動機(jī)上，磁通門傳感器、慣性姿態(tài)測量裝置、GNSS接收機(jī)和振動傳感器均連接處理器，處理器的執(zhí)行方法包括：

通過振動傳感器在獲取無人船振動數(shù)據(jù)，并根據(jù)無人船振動數(shù)據(jù)確定第一映射矩陣，第一映射矩陣表示無人測量船的發(fā)動機(jī)的振動與磁通門傳感器的三軸輸出變化值之間的映射關(guān)系；

通過慣性姿態(tài)測量裝置獲取無人船姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)無人船姿態(tài)數(shù)據(jù)確定第二映射矩陣，第二映射矩陣表示無人測量船的運(yùn)動狀態(tài)與磁通門傳感器的三軸輸出變化值之間的映射關(guān)系；

基于GNSS接收機(jī)獲取到的授時信號對振動傳感器、慣性姿態(tài)測量裝置和磁通門傳感器進(jìn)行時間同步，對第一映射矩陣進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)得到第一校正矩陣、對第二映射矩陣進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)得到第二校正矩陣，并根據(jù)第一校正矩陣和第二校正矩陣對磁通門傳感器獲取到的三軸輸出實際值進(jìn)行校準(zhǔn)得到目標(biāo)磁探結(jié)果。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，處理器還通過GNSS接收機(jī)獲取無人測量船在磁通門傳感器的采樣時刻的實時位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)磁異常函數(shù)基于實時位置數(shù)據(jù)確定磁通門傳感器受到的磁異常值，則處理器根據(jù)第一校正矩陣、第二校正矩陣和磁異常值對三軸輸出實際值進(jìn)行校準(zhǔn)得到目標(biāo)磁探結(jié)果。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，目標(biāo)磁探結(jié)果為其中，是三軸輸出實際值，T₁是第一校正矩陣，T₂是第二校正矩陣，Location是無人測量船的實時位置數(shù)據(jù)，函數(shù)f()是預(yù)設(shè)磁異常函數(shù)且預(yù)先擬合得到。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，對第一映射矩陣進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)得到第一校正矩陣、對第二映射矩陣進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)得到第二校正矩陣，包括：

基于授時信號根據(jù)第一采樣時刻和第三采樣時刻對第一映射矩陣進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)得到第一校正矩陣；