包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法及其装置制造方法及图纸

本申请公布了一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法及其装置，通过建立包含平台电流磁干扰补偿模型的航磁补偿模型，根据矢量磁通门磁力仪测量的数据计算出含有电流磁干扰特征的总场值和方向余弦，并结合由惯导系统获得位置信息，进行实时的航磁补偿。本申请模型可以很好的与经典航磁补偿模型T

【技术实现步骤摘要】
包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法及其装置


[0001]本申请属于航磁补偿和航空磁探测
，涉及一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法及其装置。

技术介绍

[0002]航空磁探测是在复杂磁背景环境下利用高灵敏度航空磁力仪探测铁磁性目标的一种探测手段。它具有探测效率高、机动性强、不受天气和水文条件影响等优点，被广泛应用于航磁调查、未爆炸物探测、矿藏探测以及航空扫雷等领域。
[0003]航空磁探测通常使用标量磁力仪(测量标量总磁场信息)进行磁场探测，用矢量磁力仪(测量磁场的三个垂直分量)进行平台机动磁干扰的补偿。由于探测目标除外的干扰磁场不仅在幅度上远大于探测目标产生的磁场而且其频带也与探测目标重叠，因此航磁补偿的性能指标直接影响航空磁探测的能力。
[0004]目前常用的航磁补偿算法主要采取由Tolles和Lawson提出的传统补偿模型(以下简称T
‑
L模型)，该算法存在两个基本假设条件：(1)平台是刚体，(2)外界地磁场是均匀不变或者准静态的。根据平台的磁干扰源将平台机动磁干扰分成三类：固有磁场、感应磁场以及涡流磁场。固有磁场表征平台内铁磁性物体的剩余磁化产生的磁场，该磁场在平台坐标系下固定不变。感应磁场表征平台内铁磁性物体受地磁场磁化产生的磁场，其大小及方向随平台姿态和地磁场的变化而变化。涡流磁场表征平台上软磁材料切割地磁场产生的磁场，其大小、方向与地磁场与平台的相对位置有关。T
‑
L模型以此3类磁场为基础进行建模，模型当中包含3项固有磁场量，5项感应磁场量，8项涡流磁场量，均表达为固定系数和对应模型乘积的形式，通过该模型可以补偿平台中铁磁物质产生的磁干扰。
[0005]通常，在航磁探测过程中，搭载在平台上的磁力仪还会感知到地磁梯度场，该磁场亦会影响航磁探测能力，形成干扰磁场。为解决该问题，对该干扰磁场建立由平台位置信息(经度、纬度和高度)构成的3项补偿模型，该补偿模型为线性模型可以与传统T
‑
L补偿模型联合构成拓展T
‑
L补偿模型。只要通过一定方式求准拓展T
‑
L补偿模型中的固定系数，即可在实际探测中通过模型补偿掉探测磁力仪感知到的平台中铁磁性物质产生的磁干扰和地磁梯度干扰。
[0006]然而在航磁探测过程中，测试探头会受到由平台自身及探测设备运行时其中变化电流产生的磁干扰，上述的拓展T
‑
L补偿中并没有考虑到此，所以该模型对于这种变化电流产生的磁干扰是无能为力的，因此考虑到其对提高航空磁探测能力的重要性，需要研究专门的补偿模型用以消除该磁干扰，这对航空磁探测能力的提高具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]本申请提供一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法及其装置，以解决现有航磁探测时平台电流产生的磁干扰带来的影响，提高航磁补偿算法的补偿精度进而提升航空磁探测的探测性能。
[0008]为解决上述技术问题，本申请提出一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法，包括：建立平台电流磁干扰补偿模型，电流磁干扰补偿模型表示为：B
c
＝b
c1
h
c
cosα
X
+b
c2
h
c
cosα
Y
+b
c3
h
c
cosα
Z
其中，B
c
为电流磁干扰补偿模型计算的磁干扰值；b
c1
、b
c2
、b
c3
为待求解的磁补偿系数；h
c
为电流磁干扰相关的磁场值，表示为：h
c
＝B
flux
‑
B
TLG
；其中，B
flux
是通过磁通门磁力仪测量并计算得到的合成磁场，表示为：其中，T
X
、T
Y
和T
Z
分别是通过磁通门磁力仪得到的磁场三个垂直分量；B
TLG
是平台中铁磁性物质产生的磁干扰和地磁梯度产生的磁干扰的总场，其可以通过拓展补偿模型来描述，表示为：其中，a
i
为待求解的磁补偿系数，μ
i
为磁补偿相关的模型函数；α
X
、α
Y
、α
Z
为地磁场与平台坐标系三个轴的夹角，表示为：建立包含平台电流磁干扰补偿模型的航磁补偿模型，航磁补偿模型表示为：含平台电流磁干扰补偿模型的航磁补偿模型，航磁补偿模型表示为：其中，B
tc
为总磁干扰值；c
i
为待求解的磁补偿系数；通过平台校准飞行，得到磁补偿系数a
i
、c
i
和b
ci
；平台进行磁探测时，利用磁补偿系数a
i
、c
i
、b
ci
、模型函数μ
i
和磁场值B
flux
进行计算，得到平台机动磁干扰、地磁梯度干扰和平台中电流磁干扰带来的总磁干扰值；由探测磁力仪获得总磁场，并在总磁场中去除总磁干扰值，得到补偿后的总磁场值。
[0009]为解决上述技术问题，本申请提出一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿装置，包括：电流磁干扰补偿模型模块，用于建立平台的电流磁干扰补偿模型，电流磁干扰补偿模型表示为：B
c
＝b
c1
h
c
cosα
X
+b
c2
h
c
cosα
Y
+b
c3
h
c
cosα
Z
其中，B
c
为电流磁干扰补偿模型计算的磁干扰值；b
c1
、b
c2
、b
c3
为待求解的磁补偿系数；h
c
为电流磁干扰相关的磁场值，表示为：h
c
＝B
flux
‑
B
TLG
；其中，B
flux
是通过磁通门磁力仪测量并计算得到的合成磁场，表示为：是通过磁通门磁力仪测量并计算得到的合成磁场，表示为：其中，T
X
、T
Y
和T
Z
分别是通过磁通门磁力仪得到的磁场三个垂直分量；B
TLG
是平台中铁磁性物质产生的磁干扰和地磁梯度产生的磁干扰的总场，其可以通过拓展补偿模型来描述，表示为：其中，a
i
为待求解的磁补偿系数，μ
i
为磁补偿相关的模型函数；α
X
、α
Y
、α
Z
为地磁场与平台坐标系三个轴的夹角，表示为：为地磁场与平台坐标系三个轴的夹角，表示为：航磁补偿模型模块，用于建立包含平台的电流磁干扰补偿模型的航磁补偿模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法，其特征在于，包括：建立平台电流磁干扰补偿模型，所述电流磁干扰补偿模型表示为：B
c
＝b
c1c
cosα
X
+b
c2c
cosα
Y
+b
c3c
cosα
Z
；其中，B
c
为所述电流磁干扰补偿模型计算的磁干扰值；b
c1
、b
c2
、b
c3
为待求解的磁补偿系数；c为电流磁干扰相关的磁场值，表示为：c＝B
flux
‑
B
TLG
；其中，B
flux
是通过磁通门磁力仪测量并计算得到的合成磁场，表示为：其中，T
X
、T
Y
和T
Z
分别是通过磁通门磁力仪得到的磁场三个垂直分量；B
TLG
是平台中铁磁性物质产生的磁干扰和地磁梯度产生的磁干扰的总场，其可以通过拓展补偿模型来描述，表示为：其中，a
i
为待求解的磁补偿系数，μ
i
为磁补偿相关的模型函数；α
X
、α
Y
、α
Z
为地磁场与平台坐标系三个轴的夹角，表示为：建立包含平台电流磁干扰补偿模型的航磁补偿模型，所述航磁补偿模型表示为：其中，B
tc
为总磁干扰值；c
i
、b
ci
为待求解的磁补偿系数；通过平台校准飞行，得到磁补偿系数a
i
、c
i
和b
ci
；平台进行磁探测时，利用磁补偿系数a
i
、c
i
和b
ci
、模型函数μ
i
和磁场值B
flux
进行计算，得到平台机动磁干扰、地磁梯度干扰和平台电流磁干扰带来的总磁干扰值；由探测磁力仪获得总磁场，并在所述总磁场中去除总磁干扰值，得到补偿后的总磁场值。2.根据权利要求1所述的包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法，其特征在于，所述模型函数μ
i
表示为：μ1＝cosα
X
，μ2＝cosα
Y
，μ3＝cosα
Z
，μ4＝T
g
cosα
X
cosα
X
，μ5＝T
g
cosα
X
cosα
Y
，μ6＝T
g
cosα
X
cosα
Z
，μ7＝T
g
cosα
Y
cosα
Y
，μ8＝T
g
cosα
Y
cosα
Z
，μ9＝T
g
cosα
X
(cosα
X
)
′
，μ
10
＝T
g
cosα
X
(cosα
Y
)
′
，μ
11
＝T
g
cosα
X
(cosα
Z
)
′
，μ
12
＝T
g
cosα
Y
(cosα
X
)
′
，μ
13
＝T
g
Cosα
Y
(cosα
Y
)
′
，μ
14
＝T
g
cosα
Y
(cosα
Z
)
′
，μ
15
＝T
g
cosα
Z
(cosα
X
)
′
，μ
16
＝T
g
cosα
Z
(cosα
Y
)
′
，μ
17
＝lat，μ
18
＝long，μ
19
＝alt；其中，T
g
表示地磁场；lat、long和alt为所述平台当前时刻所处的纬度、经度和高度。3.根据权利要求1所述的包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法，其特征在于，通过平台校准飞行，得到磁补偿系数a
i
、c
i
、b
ci
，包括：控制所述平台进行三种机动动作，其中，所述机动动作包括侧滚、俯仰和偏航；
通过探测磁力仪实时读取总磁场信息，使用带通滤波器对所述总磁场信息进行滤波，得到滤波后的通过磁通门磁力仪实时获得合成磁场，使用相同的带通滤波器对所述合成磁场进行滤波，得到滤波后的通过磁通门磁力仪得到磁场三个垂直分量T
X
、T
Y
和T
Z
，通过惯导系统得到平台位置信息，计算得到μ
i
，使用相同的带通滤波器对μ
i
进行滤波，得到滤波后的基于所述拓展补偿模型，结合和通过线性回归的方式求解获得a
i
和h
c
，并使用相同的带通滤波器对h
c
进行滤波，得到滤波后的基于所述航磁补偿模型，结合和通过线性回归的方式求解获得c
i
和b
ci
。4.根据权利要求1所述的包含补偿平台电流磁干扰的航磁补偿方法，其特征在于，所述利用磁补偿系数a
i
、c
i
和b
ci
、模型函数μ
i
、合成磁场B
flux
和磁场值h
c
进行计算，从而得到平台磁机动干扰、地磁梯度干扰和平台电流磁干扰带来的总磁干扰值，包括：通过探测磁力仪实时读取总磁场；通过磁通门磁力仪实时获得合成磁场以及三个垂直分量T
X
、T
Y
和T
Z
，计算得到μ
i
；利用a
i
、μ
i
和B
flux
计算得到h
c
；基于所述航磁补偿模型，利用c
i
、b
ci
、μ
i
和h
c
，计算得到B
tc
。5.根据权利要求3所述的航磁补偿方法，其特征在于，所述平台进行三种机动动作，还包括：平台执行侧滚、俯仰、偏航的角度峰峰值分别为10
°
、5

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翔，郭弘，都长平，张超，王海东，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：