本公开提出一种地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位方法及装置，涉及透地定位技术领域。该方法包括：实时获取磁感应信号发射机发送的磁感应信号在磁感应信号接收机的三轴正交感应式磁芯线圈的两端分别产生的感应电压信号；根据每个感应电压信号，确定磁感应信号在接收机处的水平分量对应的第一方向及第一信号强度、垂直分量对应的第二方向及第二信号强度；进而控制磁感应信号接收机移动至第一信号强度为最小峰值、且第二信号强度为最大峰值的第一位置，第一位置为磁感应信号发射机的水平位置；根据第二信号强度的最大峰值，确定磁感应信号发射机的埋地深度。由此，实现了在地面上对地下目标的三维透地定位，提高了透地定位的准确性。位的准确性。位的准确性。
【技术实现步骤摘要】
地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位方法及装置
[0001]本公开涉及透地定位
，尤其涉及一种地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位方法及装置。
技术介绍
[0002]透地定位技术在矿难救援、隧道施工以及地下导航等领域有重要作用。
[0003]相关技术中，可以通过电磁波技术实现透地定位，但是电磁波很容易受到介质变化或障碍物的影响，在通过岩石或水等介质时发生显著的衰减和多径现象，这会严重影响透地定位信号的传输距离和定位精度。
[0004]因此，如何提高透地定位的准确度成为目前重点的研究方向。
技术实现思路
[0005]本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]本公开第一方面实施例提出了一种地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位方法，包括：
[0007]实时获取磁感应信号发射机发送的磁感应信号在磁感应信号接收机的三轴正交感应式磁芯线圈的两端分别产生的感应电压信号，其中，所述磁感应信号发射机为水平放置在地下的单轴矩形通电线圈，所述磁感应信号接收机为放置在地面上的一个所述三轴正交感应式磁芯线圈，所述三轴正交感应式磁芯线圈的第一轴垂直于水平地面，第二轴和第三轴平行于水平地面；
[0008]根据每个所述感应电压信号，确定所述磁感应信号在所述接收机处的水平分量对应的第一方向及第一信号强度、垂直分量对应的第二方向及第二信号强度；
[0009]根据所述第一方向、所述第一信号强度、所述第二方向及所述第二信号强度，控制所述磁感应信号接收机移动至所述第一信号强度为最小峰值、且所述第二信号强度为最大峰值的第一位置，所述第一位置为所述磁感应信号发射机的水平位置；
[0010]根据所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。
[0011]可选的，所述控制所述磁感应信号接收机移动至所述第一信号强度为最小峰值、且第三信号强度为最大峰值的第一位置，包括：
[0012]控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度增加、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值的第二位置；
[0013]基于所述第二位置，控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度减小、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值，所述第二信号强度为最大峰值的所述第一位置。
[0014]可选的，所述根据所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度，包括：
[0015]获取大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、真
空磁导率及所述单轴矩形通电线圈中通入的交变电流；
[0016]根据所述大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、所述真空磁导率、所述交变电流及所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。
[0017]可选的，还包括：
[0018]以所述单轴矩形通电线圈的中心点为坐标原点建立三维直角坐标系，所述三维直角坐标系的Z轴为垂直地面的方向，所述矩形通电线圈的四边与所述三维直角坐标系的X轴和Y轴互相平行，所述埋地深度的计算公式为：
[0019][0020]其中，B
P
为所述第三信号强度的最大峰值，n为所述线圈匝数，I为所述交变电流，f为所述磁感应信号的频率，μ0＝4π
×
10
‑7H/m，为所述真空磁导率，δ为所述大地电导率，z为沿Z轴正方向的单位矢量，z
P
为所述埋地深度，(x
A
,y
A
,0)为所述单轴矩形通电线圈的顶点在所述三维直角坐标系的坐标。
[0021]可选的，所述交变电流的波形为正弦波、三角波或者脉冲方波。
[0022]可选的，所述根据每个所述感应电压信号，确定所述磁感应信号在所述接收机处的水平分量对应的第一方向及第一信号强度、垂直分量的对应的第二方向及第二信号强度，包括：
[0023]将所述第二轴和所述第三轴分别对应的感应电压信号进行矢量叠加，以获取磁感应信号在所述接收机处的水平分量、所述第一方向及所述第一信号强度；
[0024]根据所述第一轴对应的感应电压信号，确定所述磁感应信号在所述接收机处的垂直分量、所述第二方向及所述第二信号强度。
[0025]本公开第二方面实施例提出了一种地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位装置，包括：
[0026]获取模块，用于实时获取磁感应信号发射机发送的磁感应信号在磁感应信号接收机的三轴正交感应式磁芯线圈的两端分别产生的感应电压信号，其中，所述磁感应信号发射机为水平放置在地下的单轴矩形通电线圈，所述磁感应信号接收机为放置在地面上的一个所述三轴正交感应式磁芯线圈，所述三轴正交感应式磁芯线圈的第一轴垂直于水平地面，第二轴和第三轴平行于水平地面；
[0027]第一确定模块，用于根据每个所述感应电压信号，确定所述磁感应信号在所述接收机处的水平分量对应的第一方向及第一信号强度、垂直分量对应的第二方向及第二信号强度；
[0028]处理模块，用于根据所述第一方向、所述第一信号强度、所述第二方向及所述第二信号强度，控制所述磁感应信号接收机移动至所述第一信号强度为最小峰值、且所述第二信号强度为最大峰值的第一位置，所述第一位置为所述磁感应信号发射机的水平位置；
[0029]第二确定模块，用于根据所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。
[0030]可选的，所述处理模块，具体用于：
[0031]控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度增加、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值的第二位置；
[0032]基于所述第二位置，控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度减小、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值，所述第二信号强度为最大峰值的所述第一位置。
[0033]可选的，所述第二确定模块，还具体用于：
[0034]获取大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、真空磁导率及所述单轴矩形通电线圈中通入的交变电流；
[0035]根据所述大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、所述真空磁导率、所述交变电流及所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。
[0036]可选的，以所述单轴矩形通电线圈的中心点为坐标原点建立三维直角坐标系，所述三维直角坐标系的Z轴为垂直地面的方向，所述矩形通电线圈的四边与所述三维直角坐标系的X轴和Y轴互相平行，所述埋地深度的计算公式为：
[0037][0038]其中，B
P
为所述第三信号强度的最大峰值，n为所述线圈匝数，I为所述交变电流，f为所述磁感应信号的频率，μ0＝4π
×
10
‑7H/m，为所述真空磁导率，δ为所述大地电导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地下空间矩形发射线圈磁感应透地定位方法，其特征在于，包括：实时获取磁感应信号发射机发送的磁感应信号在磁感应信号接收机的三轴正交感应式磁芯线圈的两端分别产生的感应电压信号，其中，所述磁感应信号发射机为水平放置在地下的单轴矩形通电线圈，所述磁感应信号接收机为放置在地面上的一个所述三轴正交感应式磁芯线圈，所述三轴正交感应式磁芯线圈的第一轴垂直于水平地面，第二轴和第三轴平行于水平地面；根据每个所述感应电压信号，确定所述磁感应信号在所述接收机处的水平分量对应的第一方向及第一信号强度、垂直分量对应的第二方向及第二信号强度；根据所述第一方向、所述第一信号强度、所述第二方向及所述第二信号强度，控制所述磁感应信号接收机移动至所述第一信号强度为最小峰值、且所述第二信号强度为最大峰值的第一位置，所述第一位置为所述磁感应信号发射机的水平位置；根据所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述磁感应信号接收机移动至所述第一信号强度为最小峰值、且第三信号强度为最大峰值的第一位置，包括：控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度增加、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值的第二位置；基于所述第二位置，控制所述磁感应信号接收机沿着所述第一信号强度减小、且所述第二信号强度增加的方向移动，直至到达所述第一信号强度为最小峰值，所述第二信号强度为最大峰值的所述第一位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度，包括：获取大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、真空磁导率及所述单轴矩形通电线圈中通入的交变电流；根据所述大地电导率，所述磁感应信号发射机的线圈匝数，所述磁感应信号的频率、所述真空磁导率、所述交变电流及所述第二信号强度的最大峰值，确定所述磁感应信号发射机的埋地深度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：以所述单轴矩形通电线圈的中心点为坐标原点建立三维直角坐标系，所述三维直角坐标系的Z轴为垂直地面的方向，所述矩形通电线圈的四边与所述三维直角坐标系的X轴和Y轴互相平行，所述埋地深度的计算公式为：其中，B
P
为所述第三信号强度的最大峰值，n为所述线圈匝数，I为所述交变电流，f为所述磁感应信号的频率，μ0＝4π
×
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‑7H/m，为所述真空磁导率，δ为所述大地电导率，z为沿Z轴正方向的单位矢量，z
P
为所述埋地深度，(x
A
,y
A
,0)为所述单轴矩形通电线圈的顶点在所述三维直角坐标系的坐标。5.根据权利要求3所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田文龙，程健，周天白，李昊，闫鹏鹏，孙大智，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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