全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法，所述标定装置包括：激励源，电连接于所述激励源的标定源，设于所述标定源下方的无磁安置台，设于所述标定源一侧的安装支架，设于所述安装支架上的全张量磁梯度测量组件，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件的组合惯导，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的测控组件，及设于所述标定源一侧的姿态调整装置。通过本发明专利技术提供的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法，解决了现有技术无法提供一种简单、便捷的标定装置及标定方法的问题。

【技术实现步骤摘要】
全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法
本专利技术涉及全张量磁梯度测量系统安装误差的标定，特别是涉及一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法。
技术介绍
全张量磁梯度描述的是磁场矢量在三维空间的变化率信息，即磁场矢量的三个分量在空间中三个方向上的梯度。全张量磁梯度的测量结果具有受磁化方向影响小，能够反映目标体的矢量磁矩信息，且能更好地反演场源参数(方位、磁矩等)等优点，故可以对场源进行定位和追踪，提高磁源体的分辨率。全张量磁梯度的测量及应用被视为磁法勘探工作的一次重大突破，其在资源勘探、军事、考古、环境等领域都有着重要的应用价值。由超导量子干涉仪(SQUID：SuperconductingQUantumInterferenceDevice)组成的超导磁传感器是目前已知灵敏度最高的磁传感器，能够测量非常微弱的磁信号，而由SQUID作为核心器件组成的航空超导磁测量系统，尤其是航空超导全张量磁梯度测量系统，相对于传统的总场和分量场航磁测量，具有明显的优势和跨时代的意义，是目前航空磁物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。航空超导全张量磁梯度测量系统是通过在航空平台上搭载磁测设备，利用飞行过程中获取的由磁性矿产资源引起的地磁异常信息，从而实现对地下磁性矿体高效率、高精度的三维定位，以获取它们的空间分布信息。它具有探测效率高，单位面积运行成本低等特点，是进行资源普查和筛找矿靶区的重要手段之一。航空超导全张量磁梯度测量需要进行多传感器信息融合，而各测量组件并非一体化成型，其安装误差将直接影响测试数据的质量。目前系统的安装误差主要来源于全张量磁梯度测量组件与组合惯导之间的安装误差，而且该安装误差无法直接测量，但它直接影响姿态投影的精确性，从而影响系统测量和反演的准确性。此外，凡是在移动平台进行全张量磁梯度测量时，如需要融合组合惯导提供的姿态信息，均存在同样的安装误差问题。鉴于此，如何提供一种简单、便捷的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置及标定方法，用以解决现有技术无法提供一种简单、便捷的标定装置及标定方法的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，所述标定装置包括：激励源，用于提供激励信号；标定源，电连接于所述激励源，用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场；无磁安置台，设于所述标定源的下方，用于提供安置平台；安装支架，设于所述标定源的一侧，用于提供安装平台；全张量磁梯度测量组件，设于所述安装支架上，用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；组合惯导，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述组合惯导相对于地理坐标系的姿态角度值；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导，用于采集所述磁场梯度值及所述姿态角度值并进行存储；姿态调整装置，设于所述标定源的一侧，用于固定所述安装支架，并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导进行姿态调整。可选地，所述全张量磁梯度测量组件包括：至少一个磁强计。可选地，所述安装支架包括低温容器，用于为所述全张量磁梯度测量组件提供安装平台，同时为所述全张量磁梯度测量组件提供低温环境。可选地，所述全张量磁梯度测量组件包括：至少一个平面梯度计。可选地，所述低温容器包括低温杜瓦。可选地，所述姿态调整装置包括：水平移动组件，设于所述水平移动组件上的高度调节组件，及设于所述高度调节组件远离所述水平移动组件一端的姿态调整组件；其中，所述姿态调整组件用于固定所述安装支架，并通过对所述安装支架进行转动以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导进行姿态调整；所述高度调节组件用于固定所述姿态调整组件，并对所述姿态调整组件进行高度调节以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的高度调节；所述水平移动组件用于对所述姿态调整装置进行水平移动以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的水平移动。可选地，所述姿态调整装置还包括：设于所述安装支架下方的支撑组件，用于对调整后的所述安装支架进行支撑。可选地，所述标定装置还包括：辅助激励源，用于提供辅助激励信号；辅助标定源，电连接于所述辅助激励源，用于在所述辅助激励源的驱动下产生辅助标定磁场；辅助无磁安置台，设于所述辅助标定源的下方，用于提供安置平台；其中，所述激励源及所述辅助激励源同步驱动，所述标定源及所述辅助标定源关于所述全张量磁梯度测量组件的测点对称设置。可选地，所述标定源及所述辅助标定源采用同源驱动。可选地，所述激励源及所述辅助激励源均包括恒压源或恒流源。可选地，所述标定源及所述辅助标定源均包括标准磁偶极子。本专利技术还提供了一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定方法，所述标定方法包括：搭建如上所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置；通过所述激励源驱动所述标定源产生标定磁场，并通过所述姿态调整装置定点转动所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导，以获取不同姿态下所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的全张量磁梯度及所述组合惯导输出的姿态角度值；以其中一姿态对应的坐标系作为基准坐标系，并把该姿态下的全张量磁梯度及姿态角度值作为参考值；根据姿态投影理论模型建立关于所述全张量磁梯度测量组件与所述组合惯导之间俯仰角、横滚角及航向角的姿态投影误差模型，并利用所述姿态投影误差模型将其它姿态下的全张量磁梯度按相应姿态角度值投影到基准坐标系中，以于基准坐标系中获取不同姿态下的全张量磁梯度误差投影值；基于多组所述全张量磁梯度误差投影值及全张量磁梯度参考值确定所述全张量磁梯度测量组件与所述组合惯导之间的俯仰角、横滚角及航向角，以完成对所述全张量磁梯度测量系统安装误差的标定。可选地，通过所述姿态调整装置定点转动所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的方法包括：先通过所述姿态调整组件调整所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的姿态，之后通过所述高度调节组件调节所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的高度，最后通过所述水平移动组件调节所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的水平位置，以使所述全张量磁梯度测量组件与所述标定源的空间位置关系不变。可选地，建立所述姿态投影误差模型的方法包括：于所述姿态投影理论模型中引入姿态误差投影矩阵，并以此完成所述全张量磁梯度测量组件到所述组合惯导的坐标系转换，之后按照所述组合惯导输出的姿态角度值进行姿态投影，最后再进行所述组合惯导到所述全张量磁梯度测量组件的坐标系转换，以建立所述姿态投影误差模型；其中，所述姿态投影误差模型如下：Gpi＝Re-1*Ri*Re*Gi*ReT*RiT*(Ri-1)T，Gpi为利用所述姿态投影误差模型进行姿态投影后的全张量磁梯度，Gi为所述全张量磁梯度测量组件测得的全张量磁梯度，Ri为根据所述组合惯导测得的姿态角度值构建的姿态投影矩阵，Re为根据所述全张量磁梯度测量组件与所述组合惯导之间误差构建的姿态误差投影矩阵，RiT为Ri的转置矩阵，ReT为Re的转置矩阵，Re-1为Re的逆矩阵，(Ri-1)T为Ri-1的转置矩阵。可选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括：激励源，用于提供激励信号；标定源，电连接于所述激励源，用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场；无磁安置台，设于所述标定源的下方，用于提供安置平台；安装支架，设于所述标定源的一侧，用于提供安装平台；全张量磁梯度测量组件，设于所述安装支架上，用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；组合惯导，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述组合惯导相对于地理坐标系的姿态角度值；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导，用于采集所述磁场梯度值及所述姿态角度值并进行存储；姿态调整装置，设于所述标定源的一侧，用于固定所述安装支架，并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导进行姿态调整。

【技术特征摘要】
1.一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括：激励源，用于提供激励信号；标定源，电连接于所述激励源，用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场；无磁安置台，设于所述标定源的下方，用于提供安置平台；安装支架，设于所述标定源的一侧，用于提供安装平台；全张量磁梯度测量组件，设于所述安装支架上，用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；组合惯导，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述组合惯导相对于地理坐标系的姿态角度值；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导，用于采集所述磁场梯度值及所述姿态角度值并进行存储；姿态调整装置，设于所述标定源的一侧，用于固定所述安装支架，并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导进行姿态调整。2.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述全张量磁梯度测量组件包括：至少一个磁强计。3.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述安装支架包括低温容器，用于为所述全张量磁梯度测量组件提供安装平台，同时为所述全张量磁梯度测量组件提供低温环境。4.根据权利要求3所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述全张量磁梯度测量组件包括：至少一个平面梯度计。5.权利要求3所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述低温容器包括低温杜瓦。6.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述姿态调整装置包括：水平移动组件，设于所述水平移动组件上的高度调节组件，及设于所述高度调节组件远离所述水平移动组件一端的姿态调整组件；其中，所述姿态调整组件用于固定所述安装支架，并通过对所述安装支架进行转动以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导进行姿态调整；所述高度调节组件用于固定所述姿态调整组件，并对所述姿态调整组件进行高度调节以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的高度调节；所述水平移动组件用于对所述姿态调整装置进行水平移动以实现对所述全张量磁梯度测量组件及所述组合惯导的水平移动。7.根据权利要求6所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述姿态调整装置还包括：设于所述安装支架下方的支撑组件，用于对调整后的所述安装支架进行支撑。8.根据权利要求1至7任一项所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括：辅助激励源，用于提供辅助激励信号；辅助标定源，电连接于所述辅助激励源，用于在所述辅助激励源的驱动下产生辅助标定磁场；辅助无磁安置台，设于所述辅助标定源的下方，用于提供安置平台；其中，所述激励源及所述辅助激励源同步驱动，所述标定源及所述辅助标定源关于所述全张量磁梯度测量组件的测点对称设置。9.根据权利要求8所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述标定源及所述辅助标定源采用同源驱动。10.根据权利要求8所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述激励源及所述辅助激励源均包括恒压源或恒流源。11.根据权利要求8所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置，其特征在于，所述标定源及所述辅助标定源均包括标准磁偶极子。12.一种全张量磁梯度测量系统安装误差的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：搭建如权利要求1至11任一项所述的全张量磁梯度测量系统安装误差的标定装置；通过所述激励源驱动所述标定源产生标定磁场，并通过所述姿态调整装置定点转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍俊，荣亮亮，张国锋，邱隆清，张树林，张朝祥，裴易峰，代海宾，尤立星，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31