專利名稱：基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高精度的磁性目標(biāo)定位裝置，具體涉及一種基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置，屬于磁測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁探測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)療、沉船打撈等領(lǐng)域。磁定位技術(shù)是磁探測(cè)技術(shù)的核心技術(shù)之一。目前最常用的磁定位方法，就是根據(jù)所建立的磁性目標(biāo)磁場(chǎng)模型推導(dǎo)出相應(yīng)的定位公式，然后再根據(jù)所測(cè)量的磁場(chǎng)值進(jìn)行定位求解。這實(shí)際上是一個(gè)反演過程，涉及到求解非線性方程組，常見的求解方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,逐次回歸法,遺傳算法搜索求解,POffELL法，遺傳算法和單純形法聯(lián)合求解等。上述這種傳統(tǒng)的磁定位方法存在數(shù)據(jù)量大，計(jì)算復(fù)雜，求解結(jié)果不穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性差，定位誤差大等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提出一種基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置，該裝置利用由五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成磁梯度張量測(cè)量陣列來(lái)測(cè)量磁性目標(biāo)的磁矩，定位精度高，且計(jì)算簡(jiǎn)便。該測(cè)量裝置包括磁梯度張量測(cè)量陣列、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。所述磁梯度張量測(cè)量陣列由五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成，布置磁梯度張量測(cè)量陣列時(shí)，位于探測(cè)點(diǎn)處的三軸矢量磁傳感器為基準(zhǔn)傳感器。其它三軸矢量磁傳感器分布在基準(zhǔn)傳感器周圍，為參考傳感器。設(shè)基準(zhǔn)傳感器的三個(gè)敏感軸方向分別為X向、y向和Z向，布置磁梯度張量測(cè)量陣列時(shí)應(yīng)保證:至少在兩個(gè)方向上布置參考傳感器；當(dāng)在某個(gè)方向上布置參考傳感器時(shí)，保證該方向上正向和負(fù)向的參考傳感器對(duì)稱布置；每個(gè)參考傳感器與基準(zhǔn)傳感器之間的距離均相等；所有三軸矢量磁傳感器對(duì)應(yīng)的三個(gè)敏感軸均相互平行。所述數(shù)據(jù)采集模塊同時(shí)對(duì)五個(gè)三軸矢量磁傳感器的15路磁信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行磁矩解算，從而得到磁性目標(biāo)與探測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系。為了直觀的顯示測(cè)量結(jié)果，該裝置進(jìn)一步包括定位結(jié)果顯示模塊，定位結(jié)果顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊輸出的定位結(jié)果。有益效果該裝置利用由五個(gè)三分量矢量磁傳感器組成測(cè)量陣列進(jìn)行磁性目標(biāo)的磁矩測(cè)量，定位方法簡(jiǎn)單、定位精度高且方便快捷。
圖1該裝置的原理框圖；圖2五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成的磁測(cè)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用該裝置對(duì)磁性目標(biāo)進(jìn)行定位的效果圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)施例提供一種基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)磁矩測(cè)量裝置，該裝置利用五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成的磁梯度張量測(cè)量陣列來(lái)測(cè)量磁性目標(biāo)的磁矩。本實(shí)施例提供的測(cè)量裝置包括磁梯度張量測(cè)量陣列、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和磁矩顯示模塊，如圖1所示。其中磁梯度張量測(cè)量陣列的布置方式如圖2所示，設(shè)五個(gè)三軸矢量磁傳感器的編號(hào)分別為I號(hào) 5號(hào)。將布置在探測(cè)點(diǎn)處的I號(hào)三軸矢量磁傳感器作為基準(zhǔn)傳感器，其它三軸矢量磁傳感器作為參考傳感器。設(shè)基準(zhǔn)傳感器的三個(gè)敏感軸方向分別為X向、y向和z向，建立坐標(biāo)系xyz，所有三軸矢量磁傳感器對(duì)應(yīng)的三個(gè)敏感軸均相互平行。四個(gè)參考傳感器中2號(hào)和4號(hào)三軸矢量磁傳感器分別布置在X向的正向和負(fù)向，3號(hào)和5號(hào)三軸矢量磁傳感器分別布置在y向的正向和負(fù)向；四個(gè)參考傳感器與基準(zhǔn)傳感器之間的距離均為d。數(shù)據(jù)采集模 塊同時(shí)對(duì)五個(gè)三軸矢量磁傳感器的15路磁信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，五個(gè)三軸矢量磁傳感器輸出的數(shù)據(jù)分別為:(Blx，B1Y, Blz)，(B2x, B2y, B2z)、(B3x, B3y, B3z)、(B4x, B4y,B4z)、(B5x, B5y, BJ ;其中Bab表示第a個(gè)三軸矢量磁傳感器測(cè)得的在b方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，a=l、2、3、4、5，b=x、 y、z，其中磁性目標(biāo)在探測(cè)點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B即為基準(zhǔn)傳感器輸出的磁信號(hào):(Blx, Bly, Blz)。數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行磁矩解算，從而得出磁性目標(biāo)的三軸磁矩。數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)算過程包括:( I)計(jì)算磁性目標(biāo)在探測(cè)點(diǎn)處的磁梯度張量G磁場(chǎng)是矢量場(chǎng)，在磁性目標(biāo)周圍存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的二階張量稱為磁梯度張量，記為G0磁梯度張量G的表達(dá)式為:
權(quán)利要求1.基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置，其特征在于，包括磁梯度張量測(cè)量陣列、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊； 所述磁梯度張量測(cè)量陣列由五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成，布置磁梯度張量測(cè)量陣列時(shí)，位于探測(cè)點(diǎn)處的三軸矢量磁傳感器為基準(zhǔn)傳感器；其它三軸矢量磁傳感器分布在基準(zhǔn)傳感器周圍，為參考傳感器；設(shè)基準(zhǔn)傳感器的三個(gè)敏感軸方向分別為X向、y向和Z向，布置磁梯度張量測(cè)量陣列時(shí)應(yīng)保證:至少在兩個(gè)方向上布置參考傳感器；當(dāng)在某個(gè)方向上布置參考傳感器時(shí)，保證該方向上正向和負(fù)向的參考傳感器對(duì)稱布置；每個(gè)參考傳感器與基準(zhǔn)傳感器之間的距離均相等；所有三軸矢量磁傳感器對(duì)應(yīng)的三個(gè)敏感軸均相互平行； 所述數(shù)據(jù)采集模塊同時(shí)對(duì)五個(gè)三軸矢量磁傳感器的15路磁信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括定位結(jié)果顯示模塊，所述定位結(jié)果顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于五個(gè)三軸矢量磁傳感器的磁性目標(biāo)定位裝置，該裝置主要由五個(gè)三軸矢量磁傳感器組成測(cè)量陣列來(lái)對(duì)磁性目標(biāo)進(jìn)行定位，同時(shí)還包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，在需要的情況下還存在定位結(jié)果顯示模塊。利用五個(gè)矢量磁傳感器組成磁測(cè)量陣列測(cè)量磁性目標(biāo)周圍某點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)15路磁信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集到的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)處理與分析模塊進(jìn)行磁矩解算，從而得出磁性目標(biāo)與探測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置。采用該裝置對(duì)磁性目標(biāo)進(jìn)行定位，能夠進(jìn)行單點(diǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量，測(cè)量精度高且可以達(dá)到較高的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01V3/08GK202975350SQ20122054045
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者盧俊杰, 陳正想, 石超 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所