一种磁源的静态定位装置及静态定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁源的静态定位装置及静态定位方法，所述静态定位装置包括：安装支架，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，用于测量待定位磁源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；位置定位器，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述全张量磁梯度测量组件在地理坐标系下的位置坐标；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述位置定位器，用于采集所述磁场梯度值及所述位置坐标，并根据采集的数据对运动状态下的所述待定位磁源进行实时定位。通过本发明专利技术解决了现有技术中无法对运动磁源进行高效定位的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁源的静态定位装置及静态定位方法
本专利技术属于磁法探测领域，特别是涉及一种磁源的静态定位装置及静态定位方法。
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。目前已知的磁源定位方法中，通常需要磁源的总场信息才能实现对运动磁源的定位，但运动磁源的总场信息在实际测量过程中因地球磁场波动很难精确测量，从而导致现有定位方法的定位精度有限。因此，如何提供一种高精度的运动磁源定位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磁源的静态定位装置及静态定位方法，用于解决现有技术中无法对运动磁源进行高效定位的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种磁源的静态定位装置，所述静态定位装置包括：安装支架，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，用于测量待定位磁源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；位置定位器，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述全张量磁梯度测量组件在地理坐标系下的位置坐标；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述位置定位器，用于采集所述磁场梯度值及所述位置坐标，并根据采集的数据对运动状态下的所述待定位磁源进行实时定位。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，所述位置定位器包括：差分GPS接收机或组合惯导。本专利技术还提供了一种磁源的静态定位方法，所述静态定位方法包括：搭建如上所述的静态定位装置；在所述待定位磁源处于静止状态时，获取静止状态下所述待定位磁源在两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值，并获取两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标，以实现根据全张量不变量获取静止状态下所述待定位磁源的初始位置坐标；在所述待定位磁源处于运动状态时，获取运动状态下所述待定位磁源在任一所述选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；根据全张量不变量建立所述全张量磁梯度测量组件与所述待定位磁源之间的距离比值模型，以实现根据同一选定测点对应的不同状态下的所述磁场梯度值、所述待定位磁源的初始位置坐标及该选定测点对应的位置坐标获取运动状态下所述待定位磁源的实时位置坐标。可选地，获取静止状态下所述待定位磁源在两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值的方法包括：获取静止状态下所述待定位磁源在不同测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值，并对不同测点对应的所述磁场梯度值进行信噪比比较以选出信噪比最优的两个所述磁场梯度值；其中，选出的两个所述磁场梯度值对应的测点作为所述选定测点。可选地，获取所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标的方法包括：获取所述位置定位器的位置坐标，并获取所述全张量磁梯度测量组件与所述位置定位器之间的偏移量；基于所述偏移量对所述位置坐标进行修正，以获取所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标。可选地，获取所述待定位磁源的初始位置坐标的方法包括：根据两选定测点对应的所述磁场梯度值及全张量不变量获取静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量；根据两选定测点对应的位置坐标及静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量建立空间直线模型，以获取所述待定位磁源的初始位置坐标。可选地，获取静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量的方法包括：根据两选定测点对应的所述磁场梯度值分别获取两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵特征值；根据两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵特征值分别获取两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵最小绝对特征值，并根据两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵最小绝对特征值获取一参考方向向量；其中，所述参考方向向量平行于静止状态下所述待定位磁源磁矩的方向向量；根据全张量不变量确定静止状态下所述待定位磁源的磁矩矢量的单位向量，从而获取静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量；其中，MT为全张量不变量，λ1、λ2、λ3为全张量磁梯度矩阵特征值，μ0为真空磁导率，M为待定位磁源的磁矩的模，R为全张量磁梯度测量组件与待定位磁源之间的距离。可选地，获取所述参考方向向量的方法包括：根据两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵最小绝对特征值获取其对应的特征向量，并通过对两所述特征向量求取向量积以获取所述参考方向向量。可选地，确定静止状态下所述待定位磁源的磁矩矢量的单位向量的方法包括：根据全张量不变量及两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵特征值判断静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的距离远近，从而确定静止状态下所述待定位磁源的磁矩矢量的单位向量。可选地，所述空间直线模型包括：和其中，x、y、z是所述待定位磁源的初始位置坐标，Ax、Ay、Az是一选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标，PA、QA、HA是静止状态下所述待定位磁源到一选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量，Bx、By、Bz是另一选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标，PB、QB、HB是静止状态下所述待定位磁源到另一选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量。可选地，根据全张量不变量建立所述全张量磁梯度测量组件与所述待定位磁源之间的距离比值模型的方法包括：根据全张量不变量建立所述全张量磁梯度测量组件与所述待定位磁源之间的距离比值模型其中，MT为全张量不变量，MT1为静止状态下的待定位磁源在同一测点的全张量磁梯度测量组件处产生的全张量不变量，MT2为运动状态下的待定位磁源在同一测点的全张量磁梯度测量组件处产生的全张量不变量，λ1、λ2、λ3为全张量磁梯度矩阵的特征值，μ0为真空磁导率，M为待定位磁源的磁矩的模，R为全张量磁梯度测量组件与待定位磁源之间的距离，R1为同一测点处全张量磁梯度测量组件与静止状态下的待定位磁源之间的距离，R2为同一测点处全张量磁梯度测量组件与运动状态下的待定位磁源之间的距离。可选地，获取运动状态下所述待定位磁源的实时位置坐标的方法包括：根据运动状态下所述待定位磁源在该选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值获取运动状态下所述待定位磁源到该选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量；根据所述全张量磁梯度测量组件与所述待定位磁源之间的距离比值模型、同一选定测点对应的不同状态下的所述磁场梯度值、所述待定位磁源的初始位置坐标及该选定测点对应的位置坐标获取该选定测点的所述全张量磁梯度测量组件与运动状态下所述待定位磁源之间的距离；根据该选定测点的所述全张量磁梯度测量组件与运动状态下所述待定位磁源之间的距离及运动状态下所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁源的静态定位装置，其特征在于，所述静态定位装置包括：安装支架，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，用于测量待定位磁源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；位置定位器，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述全张量磁梯度测量组件在地理坐标系下的位置坐标；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述位置定位器，用于采集所述磁场梯度值及所述位置坐标，并根据采集的数据对运动状态下的所述待定位磁源进行实时定位。

【技术特征摘要】
1.一种磁源的静态定位装置，其特征在于，所述静态定位装置包括：安装支架，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，用于测量待定位磁源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；位置定位器，刚性连接于所述全张量磁梯度测量组件，用于测量所述全张量磁梯度测量组件在地理坐标系下的位置坐标；测控组件，电连接于所述全张量磁梯度测量组件及所述位置定位器，用于采集所述磁场梯度值及所述位置坐标，并根据采集的数据对运动状态下的所述待定位磁源进行实时定位。2.根据权利要求1所述的磁源的静态定位装置，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所述的磁源的静态定位装置，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所述的磁源的静态定位装置，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.根据权利要求3所述的磁源的静态定位装置，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所述的磁源的静态定位装置，其特征在于，所述位置定位器包括：差分GPS接收机或组合惯导。7.一种磁源的静态定位方法，其特征在于，所述静态定位方法包括：搭建如权利要求1至6任一项所述的静态定位装置；在所述待定位磁源处于静止状态时，获取静止状态下所述待定位磁源在两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值，并获取两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标，以实现根据全张量不变量获取静止状态下所述待定位磁源的初始位置坐标；在所述待定位磁源处于运动状态时，获取运动状态下所述待定位磁源在任一所述选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值；根据全张量不变量建立所述全张量磁梯度测量组件与所述待定位磁源之间的距离比值模型，以实现根据同一选定测点对应的不同状态下的所述磁场梯度值、所述待定位磁源的初始位置坐标及该选定测点对应的位置坐标获取运动状态下所述待定位磁源的实时位置坐标。8.根据权利要求7所述的磁源的静态定位方法，其特征在于，获取静止状态下所述待定位磁源在两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值的方法包括：获取静止状态下所述待定位磁源在不同测点的所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值，并对不同测点对应的所述磁场梯度值进行信噪比比较以选出信噪比最优的两个所述磁场梯度值；其中，选出的两个所述磁场梯度值对应的测点作为所述选定测点。9.根据权利要求7所述的磁源的静态定位方法，其特征在于，获取所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标的方法包括：获取所述位置定位器的位置坐标，并获取所述全张量磁梯度测量组件与所述位置定位器之间的偏移量；基于所述偏移量对所述位置坐标进行修正，以获取所述全张量磁梯度测量组件的位置坐标。10.根据权利要求7所述的磁源的静态定位方法，其特征在于，获取所述待定位磁源的初始位置坐标的方法包括：根据两选定测点对应的所述磁场梯度值及全张量不变量获取静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量；根据两选定测点对应的位置坐标及静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量建立空间直线模型，以获取所述待定位磁源的初始位置坐标。11.根据权利要求10所述的磁源的静态定位方法，其特征在于，获取静止状态下所述待定位磁源到两选定测点的所述全张量磁梯度测量组件的位置矢量的单位向量的方法包括：根据两选定测点对应的所述磁场梯度值分别获取两选定测点对应的全张量磁梯度矩阵特征值；根据两选定测点对应的全张量磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍俊，荣亮亮，张国锋，张树林，邱隆清，张朝祥，宋正威，裴易峰，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