航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质技术

本发明专利技术提供一种航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质，所述获取方法包括：基于动态测量数据获取平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值，并以此获取平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围；在飞行器携带置于其内的航空超导全张量磁梯度测量系统进行高空机动飞行时，获取航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度测量值及三轴磁场分量测量值；以平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围作为约束条件，并将磁梯度测量值及三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，从而获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值。通过本发明专利技术解决了现有方法无法获取航空超导全张量磁补偿系数最优解的问题。

Acquisition Method, Terminal and Storage Media of Full Tensor Magnetic Compensation Coefficient for Aviation Superconducting

【技术实现步骤摘要】
航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质
本专利技术属于航磁测量领域，特别是涉及一种航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质。
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解释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超导全张量磁梯度测量系统，相对于传统的基于磁通门构建的全张量磁梯度测量系统，具有明显的灵敏度优势，是目前磁法物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。超导全张量磁梯度测量组件是实现全张量磁梯度测量的核心组件，通常需要由多片磁强计或者平面梯度计按照一定的物理构型进行搭建，同时超导全张量磁梯度测量组件还需放置在低温容器杜瓦中才能正常工作。无论是由多片磁强计构建的超导全张量磁梯度测量组件，还是集成平面梯度计的超导全张量磁梯度测量组件，因不平衡度的存在，在测量时均需根据周围的磁场对其不平衡度进行补偿。此外，在使用超导全张量磁梯度测量组件开展航磁测量时，还需对其永磁(即直流偏置干扰)、感应磁场和涡流干扰进行补偿，即通常航磁领域所说的磁补偿。目前航磁测量所涉及的磁补偿通常是基于Tolles-Lawson方程实现的，即首先在高空通过完成一系列的机动飞行获取一堆相应的原始数据，然后求解Tolles-Lawson方程中的磁补偿系数，最后将求取的磁补偿系数以及某时刻的环境磁场、方向余弦等参数代入Tolles-Lawson方程即可获得相应时刻的永磁、不平衡度和感应磁场干扰及涡流干扰；其中由于影响超导全张量磁梯度测量组件的不平衡度和感应磁场的干扰激励是一样的，故二者的磁补偿系数可以合并。但因受低温容器杜瓦中低温液体的影响，超导全张量磁梯度测量系统很难像基于光泵构建的总场航磁测量系统一样，通过规定的飞行机动获得求解Tolles-Lawson方程中磁补偿系数所需的原始数据，从而导致通过求解Tolles-Lawson方程无法获得磁补偿系数的全局最优解，特别是涡流干扰的磁补偿系数，进而使得最终无法得到准确的永磁、不平衡度和感应磁场干扰及涡流干扰。鉴于此，有必要设计一种新的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质用以解决上述技术问题。
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航空超导全张量磁补偿系数的获取方法、终端及存储介质，用于解决现有方法无法获取航空超导全张量磁补偿系数最优解的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，所述获取方法包括：基于动态测量数据获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值，并以此获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围；在飞行器携带置于其内的所述航空超导全张量磁梯度测量系统进行高空机动飞行时，获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度测量值及三轴磁场分量测量值；以所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围作为约束条件，并将所述磁梯度测量值及所述三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，从而获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值。可选地，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：在一具有预设磁梯度的测量环境中，调整所述航空超导全张量磁梯度测量系统以使其正常工作，并基于地球磁场在其三轴方向提供涡流干扰；将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按预设角度进行倾斜，之后将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按第一预设角速度进行旋转以使其不受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于相同初始位置和预设角度，将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按第二预设角速度进行旋转以使其受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于信号压缩和重采样使两次输出的磁梯度值归一化到同一频率并进行作差处理，以获取关于涡流干扰的磁梯度值，同时去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰；基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。可选地，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：在一具有预设磁梯度的测量环境中，调整所述航空超导全张量磁梯度测量系统以使其正常工作，并基于三维亥姆赫兹线圈在其三轴方向或单轴方向提供涡流干扰；调整所述三维亥姆赫兹线圈的激励信号以使所述航空超导全张量磁梯度测量系统不受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于相同初始位置，调整所述三维亥姆赫兹线圈的激励信号以使所述航空超导全张量磁梯度测量系统受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于信号压缩和重采样使两次输出的磁梯度值归一化到同一频率并进行作差处理，以获取关于涡流干扰的磁梯度值，同时去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰；基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。可选地，基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：将多组三轴磁场分量值及关于涡流干扰的磁梯度值分别代入所述去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型中，并基于最小二乘法获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值；其中所述去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型包括：(Gif-Gis)为关于涡流干扰的磁梯度值，Bxj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的X方向磁场分量值，Byj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Y方向磁场分量值，Bzj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Z方向磁场分量值，Ki1、Ki2、Ki3为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中第i个平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。可选地，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围的方法包括：在所述平面梯度计关于涡流的磁补偿系数近似值的基础上增加关于涡流干扰的预设估计误差即可。可选地，获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值的方法包括：以所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围的最小取值作为约束条件，并将多组所述磁梯度测量值及所述三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，采用拉格朗日乘数法获取航空超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，所述获取方法包括：基于动态测量数据获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值，并以此获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围；在飞行器携带置于其内的所述航空超导全张量磁梯度测量系统进行高空机动飞行时，获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度测量值及三轴磁场分量测量值；以所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围作为约束条件，并将所述磁梯度测量值及所述三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，从而获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值。

【技术特征摘要】
1.一种航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，所述获取方法包括：基于动态测量数据获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值，并以此获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围；在飞行器携带置于其内的所述航空超导全张量磁梯度测量系统进行高空机动飞行时，获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度测量值及三轴磁场分量测量值；以所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围作为约束条件，并将所述磁梯度测量值及所述三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，从而获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值。2.根据权利要求1所述的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：在一具有预设磁梯度的测量环境中，调整所述航空超导全张量磁梯度测量系统以使其正常工作，并基于地球磁场在其三轴方向提供涡流干扰；将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按预设角度进行倾斜，之后将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按第一预设角速度进行旋转以使其不受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于相同初始位置和预设角度，将所述航空超导全张量磁梯度测量系统按第二预设角速度进行旋转以使其受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于信号压缩和重采样使两次输出的磁梯度值归一化到同一频率并进行作差处理，以获取关于涡流干扰的磁梯度值，同时去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰；基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。3.根据权利要求1所述的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：在一具有预设磁梯度的测量环境中，调整所述航空超导全张量磁梯度测量系统以使其正常工作，并基于三维亥姆赫兹线圈在其三轴方向或单轴方向提供涡流干扰；调整所述三维亥姆赫兹线圈的激励信号以使所述航空超导全张量磁梯度测量系统不受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于相同初始位置，调整所述三维亥姆赫兹线圈的激励信号以使所述航空超导全张量磁梯度测量系统受涡流干扰影响，从而获取所述航空超导全张量磁梯度测量系统输出的磁梯度值及三轴磁场分量值；基于信号压缩和重采样使两次输出的磁梯度值归一化到同一频率并进行作差处理，以获取关于涡流干扰的磁梯度值，同时去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰；基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。4.根据权利要求2或3所述的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，基于两次输出的三轴磁场分量值、关于涡流干扰的磁梯度值及去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值的方法包括：将多组三轴磁场分量值及关于涡流干扰的磁梯度值分别代入所述去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型中，并基于最小二乘法获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值；其中所述去除不平衡度/感应磁场干扰和直流偏置干扰的磁补偿模型包括：(Gif-Gis)为关于涡流干扰的磁梯度值，Bxj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的X方向磁场分量值，Byj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Y方向磁场分量值，Bzj为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Z方向磁场分量值，Ki1、Ki2、Ki3为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中第i个平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数近似值。5.根据权利要求1所述的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，获取所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围的方法包括：在所述平面梯度计关于涡流的磁补偿系数近似值的基础上增加关于涡流干扰的预设估计误差即可。6.根据权利要求1所述的航空超导全张量磁补偿系数的获取方法，其特征在于，获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值的方法包括：以所述平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数取值约束范围的最小取值作为约束条件，并将多组所述磁梯度测量值及所述三轴磁场分量测量值代入具有约束条件的磁补偿模型中，采用拉格朗日乘数法获取航空超导全张量磁补偿系数的最优值；其中约束条件和具有约束条件的磁补偿模型如下：λp≤0；g(p)＝Kip-Kg(p)≥0；H0为多组测量数据的均方误差，Gijc为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中第i个平面梯度计在第j时刻输出的磁梯度测量值，Bxjc为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的X方向磁场分量测量值，Byjc为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Y方向磁场分量测量值，Bzjc为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中三轴磁强计在第j时刻输出的Z方向磁场分量测量值，Ki11、Ki21、Ki31为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中第i个平面梯度计关于涡流干扰的磁补偿系数最优值，Ki41、Ki51、Ki61为所述航空超导全张量磁梯度测量系统中第i个平面梯度计关于不平衡度/感应磁场干扰的磁补偿系数的最优值，Ki7...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍俊，荣亮亮，邱隆清，代海宾，张国锋，张树林，裴易峰，李宝清，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