本发明专利技术提供一种快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置，包括进行梯度测量，获取全张量磁梯度矩阵中五个独立分量，进而得到完整全张量磁梯度矩阵；获得地磁方向信息；计算得到三个特征值，进而获取三个特征向量；根据磁源中磁矩矢量、位置矢量与三个特征向量的关系，计算得到磁源中位置矢量与磁矩矢量夹角的余弦值；根据磁矩矢量与所述位置矢量的四种组合，得到四个解；根据磁异常的磁矩矢量所在象限，获取磁矩矢量的方向；获取磁矩对应的所述位置矢量，进而去除虚解，得到真值。采用上述快捷去除虚解的全张量定位方法的全张量定位装置，根据物质的顺磁性或抗磁性，快捷去除虚解，获得磁源位置信息，方法简单，定位精度高。高。高。
【技术实现步骤摘要】
快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置
[0001]本专利技术涉及磁法勘探领域，特别是涉及一种快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置。
技术介绍
[0002]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。
[0003]由超导量子干涉仪(SQUID：Superconducting QUantum Interference Device)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。如图1所示，基于磁通门构建的全张量磁梯度测量系统，采用十字框架结构，缺点在于需要的磁强计数量多，相应的成本高，消耗的液氮多。
[0004]《地球物理学报》2016年59卷的论文《磁偶极子梯度张量的几何不变量及其应用》给出了一种基于全张量几何不变量的磁源定位方法。该论文首先利用全张量磁梯度矩阵的特征值和总场求解磁偶极子相对于测量点的距离和磁矩模，然后利用几何不变量求解磁偶极子的位置及磁矩矢量的单位向量，最后在去除磁偶极子位置及磁矩矢量的虚解后，通过合成他们的单位向量和模，获得磁源的位置。如图2所示，获得所述磁偶极子210位置的所述磁梯度张量系统220，但存在虚解，需要根据先验条件进行判断后去除，而在某些情况下，先验条件未必充足到支持虚解的去除，比如在矿洞里，就无法通过磁源在Z的上下方来去除虚解。
[0005]目前在国内没见相关快捷去除虚解的全张量定位的方法的公开文献，大多数去除虚解的方法是在实际应用中探测目标在测量平面的上方或下方为已知信息，将单点测量数据通过反演得到四组偶极子的三维坐标关于原点对称，从而通过已知信息中的坐标信息可以直接删除两个虚假解，接着通过剩余的两个解求解出测量点处的磁梯度张量值判断真实解。上述普遍使用的去除虚解的方法过程繁琐，而一种新的快捷去除虚解的全张量定位方法具有重要的现实意义。
[0006]综上所述，提出一种快捷去除虚解的全张量定位方法对具有战略意义的超导磁测量系统至关重要。
技术实现思路
[0007]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快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置，用于解决全张量磁梯度系统在定位过程中去除虚解的过程
繁琐的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提出一种快捷去除虚解的全张量定位方法，所述快捷去除虚解的全张量定位方法至少包括：
[0009]进行梯度测量，获取全张量磁梯度矩阵G中五个独立分量，进而得到完整全张量磁梯度矩阵G；
[0010]获得地磁方向信息；
[0011]通过所述全张量磁梯度矩阵G，计算得到三个特征值，进而获取三个特征向量；
[0012]根据磁源B中磁矩矢量m、位置矢量r与三个特征向量的关系，计算得到所述磁源B中所述位置矢量r与所述磁矩矢量m之间夹角的余弦值；
[0013]根据所述磁矩矢量m与所述位置矢量r的四种组合，得到四个解；
[0014]根据磁异常的磁矩矢量所在象限，获取所述磁矩矢量m的方向；
[0015]获取所述磁矩矢量m对应的所述位置矢量r，进而去除虚解，得到真值，完成所述快捷去除虚解的全张量定位方法。
[0016]优选地，采用全张量磁梯度测量组件获取全张量磁梯度矩阵G中的五个独立分量。
[0017]优选地，所述地磁方向通过国际地磁参考场模型或总场及三分量模块获得。
[0018]优选地，每一个特征值对应一个特征向量。
[0019]优选地，绝对值最小的所述特征值对应的特征向量和所述磁矩矢量m、位置矢量r垂直；剩余两个特征值对应的所述特征向量和所述磁矩矢量m、位置矢量r在同一平面上。
[0020]优选地，所述位置适量r与所述磁矩矢量夹角的余弦值
[0021]优选地，根据欧拉反褶积公式得到所述磁矩矢量m与所述位置矢量r的四种组合，每个磁矩矢量与其相对应的位置矢量的组合是一个解，其中三个虚解，一个真值，每个解位于一个象限。
[0022]优选地，所述磁异常的磁矩矢量，通过物质的顺磁性或者抗磁性获取。
[0023]优选地，通过所述位置矢量r与所述磁矩矢量m夹角的余弦值，获取所述磁矩m对应的所述位置矢量r。
[0024]本专利技术提出一种快捷去除虚解的全张量定位装置，用于实现所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，所述快捷去除虚解的全张量定位装置包括：
[0025]定位器件，用于获取磁源位置信息；
[0026]全张量磁梯度测量组件，对磁源进行梯度测量，以获得磁源的全张量磁梯度矩阵；
[0027]杜瓦，所述杜瓦内部用于储存低温介质，所述全张量磁梯度测量组件设置于所述杜瓦内部的低温环境介质中；
[0028]测控系统，用于获取所述定位器件、所述全张量磁梯度测量组件的测量信息。
[0029]优选地，所述测控系统由电源管理模块、定位与惯导模块、杜瓦压强监测模块、低温介质检测模块、高度测量模块、通信模块；
[0030]其中，所述定位与惯导模块，用于获取系统的位置和姿态信息；
[0031]所述杜瓦压强监测模块与所述低温介质监测模块，用于获取所述杜瓦内部的压强与温度信息；
[0032]所述通信模块，用于和所述定位器件、所述全张量磁梯度测量组件及外接设备进
行信息通信。
[0033]优选地，所述全张量磁梯度测量组件包括一个三轴磁强计和六个SQUID平面梯度计；所述三轴磁强计设置于正方体模块的侧面；所述SQUID平面梯度计设置于六棱台模块的侧面；所述六棱台模块的上表面和下表面为正六边形，所述六棱台模块的侧面为等腰梯形；所述正方体模块的下表面和所述六棱台模块的上表面接触。
[0034]优选地，所述定位器件，将获取的位置信息传输至所述测控系统；所述全张量磁梯度测量组件，将获取的磁场梯度信息传输至所述测控系统，经过处理获取所述全张量磁梯度矩阵信息。
[0035]如上所述，本专利技术的一种快捷去除虚解的全张量定位装置及全张量定位方法，具有以下有益效果：
[0036]本专利技术的快捷去除虚解的全张量定位装置及全张量定位方法，移动方便，系统分辨率高。
[0037]本专利技术的快捷去除虚解的全张量定位装置及全张量定位方法，在明确勘测目标时，首先获取该位置处的地磁场方向，再通过目标的顺磁性或抗磁性，快捷地通过向量积获取目标磁源信息，从而完成目标磁异常的定位，该全张量定位方法，适合多种使用场本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于，所述快捷去除虚解的全张量定位方法至少包括：进行梯度测量，获取全张量磁梯度矩阵G中五个独立分量，进而得到完整全张量磁梯度矩阵G；获得地磁方向信息；通过所述全张量磁梯度矩阵G，计算得到三个特征值，进而获取三个特征向量；根据磁源B中磁矩矢量m、位置矢量r与三个特征向量的关系，计算得到所述磁源B中所述位置矢量r与所述磁矩矢量夹角的余弦值；根据所述磁矩矢量m与所述位置矢量r的四种组合，得到四个解；根据磁异常的磁矩矢量所在象限，获取所述磁矩矢量m的方向；获取所述磁矩m对应的所述位置矢量r，进而去除虚解，得到真值，完成所述快捷去除虚解的全张量定位方法。2.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：采用全张量磁梯度测量组件获取全张量磁梯度矩阵G中的五个独立分量。3.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：所述地磁方向通过国际地磁参考场模型或总场及三分量模块获得。4.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：每一个特征值对应一个特征向量。5.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：绝对值最小的所述特征值对应的特征向量和所述磁矩矢量m、位置矢量r垂直；剩余两个特征值对应的所述特征向量和所述磁矩矢量m、位置矢量r在同一平面上。6.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：所述位置适量r与所述磁矩矢量夹角的余弦值7.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：根据欧拉反褶积公式得到所述磁矩矢量m与所述位置矢量r的四种组合，每个磁矩矢量与其相对应的位置矢量的组合是一个解，其中三个虚解，一个真值，每个解位于一个象限。8.根据权利要求1所述的快捷去除虚解的全张量定位方法，其特征在于：所述磁异常的磁矩矢量，通过物质的顺磁性或者抗...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣亮亮，张典风，伍俊，
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：
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