应用于无人机上的磁总场梯度测量系统技术方案

应用于无人机上的磁总场梯度测量系统，属于涉及磁探测技术领域。解决了传统的磁场总场梯度测量系统无法同时兼顾体积和测量精度的问题。本发明专利技术包括两个磁敏感探头、支架和信号处理模块；支架固定在无人机底面上；信号处理模块固定在支架顶端；两个磁敏感探头固定在支架底端的两侧，无人机的飞行方向与两磁敏感探头间的连线垂直；两个磁敏感探头均用于探测磁场强度，并将探测到的两个磁场强度发送至信号处理模块；信号处理模块根据接收的两个磁场强度、以及结合两个磁敏感探头的相对位置进行差分梯度运算，获得磁总场梯度。本发明专利技术主要用于对地雷、地下未爆炸物或海面水雷进行探测。地下未爆炸物或海面水雷进行探测。地下未爆炸物或海面水雷进行探测。

【技术实现步骤摘要】
应用于无人机上的磁总场梯度测量系统


[0001]本专利技术属于磁探测


技术介绍

[0002]无人机的磁场测量系统根据探测特性量的不同可以分为磁总场标量测量与磁场矢量测量两种。总场标量探测是目前已被广泛应用到有人飞行装备的一项技术，其优点是探测结构相对简单，缺点是容易受到背景干扰，需要复杂的航磁补偿，相对磁矢量探测包含信息较少，降低了磁特征解释的精度。
[0003]根据使用传感器的不同，磁场矢量测量可分为总场梯度测量和三分量测量以及张量梯度测量等三种形式。其中，三分量测量以及张量梯度测量的优点是相对于总场探测包含更多的特征信息，可明显提高装备探测和定位能力，缺点是结构较复杂，相应的处理信息量较大；例如张量梯度测量系统，虽然具有很好的技术优势，但其结构复杂信息处理量大，很难适应无人平台。
[0004]而磁场总场梯度测量系统又分为两类，其一、使用磁阻或磁通门原理进行探测，其结构相对简单，体积小成为目前无人机平台上磁场测量系统的主要方式，但是，其缺点是信息处理量较少测量精度低、测量距离短；其二、使用光泵式探测原理进行探测，其测量精度高，但是其体积大、无法适用于无人机；因此，以上问题亟需解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了解决传统的磁场总场梯度测量系统无法同时兼顾体积和测量精度的问题，本专利技术提供了一种应用于无人机上的磁总场梯度测量系统。
[0006]应用于无人机上的磁总场梯度测量系统，该测量系统包括两个磁敏感探头、支架和信号处理模块；
[0007]支架固定在无人机底面上；信号处理模块固定在支架顶端；
[0008]两个磁敏感探头固定在支架底端的两侧，无人机的飞行方向与两磁敏感探头间的连线垂直；
[0009]两个磁敏感探头均用于探测磁场强度，并将探测到的两个磁场强度发送至信号处理模块；信号处理模块根据接收的两个磁场强度、以及结合两个磁敏感探头的相对位置进行差分梯度运算，获得磁总场梯度。
[0010]优选的是，获得磁总场梯度的实现方式包括：
[0011]S1、在空间坐标系下无人机的坐标为(x,y,z)，并且在空间坐标系下根据探测到的两个磁场强度T(x,y+d,z)和T(x,y
‑
d,z)，确定点(x,y,z)的水平横向总场梯度值
[0012]其中，T(x,y+d,z)为在空间坐标系下第一个磁敏感探头在点(x,y+d,z)位置处的磁场强度；T(x,y
‑
d,z)为在空间坐标系下第二个磁敏感探头在点(x,y
‑
d,z)位置处的磁场
强度；d为两个磁敏感探头之间距离的一半；
[0013]S2、只考虑空间坐标系y轴方向的条件下，对水平横向总场梯度值进行泰勒级数展开，获得T(y+d)和T(y
‑
d)；所述空间坐标系y轴方向与两个磁敏感探头之间连线的方向相同；
[0014]其中，T(y+d)为点(x,y+d,z)处的磁场强度的泰勒展开结果；T(y
‑
d)为点(x,y
‑
d,z)处的磁场强度的泰勒展开结果；
[0015]S3、计算T(y+d)和T(y
‑
d)间的差分梯度并将差分梯度作为点(x,y,z)所在位置处的磁总场梯度。
[0016]优选的是，
[0017]优选的是，
[0018][0019][0020]其中，T(y)为点(x,y,z)处的磁场强度的泰勒展开结果，T
(2n+1)
(y)为T(y)的2n+1阶导，n为整数。
[0021]优选的是，
[0022][0023]优选的是，所述磁敏感探头用于对待测物的磁场强度进行探测，且待测物为地雷、地下未爆炸物或海面水雷。
[0024]本专利技术带来有益效果是：
[0025]本专利技术所述的应用于无人机上的磁总场梯度测量系统结构简单、体积小；应用两个磁敏感探头进行磁场探测，并将探测到的两个磁场强度发送至信号处理模块；信号处理模块根据接收的两个磁场强度、以及结合两个磁敏感探头的相对位置进行差分梯度运算，获得无人机在当前空间位置处的磁总场梯度，磁总场梯度的获得过程简单、且考虑到两个磁敏感探头间的差分梯度，使得测量精度进一步提高。本专利技术测量系统可同时兼顾体积小和高测量精度，且便于实现。
附图说明
[0026]图1是本专利技术所述应用于无人机上的磁总场梯度测量系统的原理示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]参见图1说明本实施例，本实施例所述的应用于无人机上的磁总场梯度测量系统，该测量系统包括两个磁敏感探头1、支架2和信号处理模块3；
[0030]支架2固定在无人机底面上；信号处理模块3固定在支架2顶端；
[0031]两个磁敏感探头1固定在支架2底端的两侧，无人机的飞行方向与两磁敏感探头1间的连线垂直；
[0032]两个磁敏感探头1均用于探测磁场强度，并将探测到的两个磁场强度发送至信号处理模块3；信号处理模块3根据接收的两个磁场强度、以及结合两个磁敏感探头1的相对位置进行差分梯度运算，获得磁总场梯度。
[0033]获得磁总场梯度的实现方式包括：
[0034]S1、在空间坐标系下无人机的坐标为(x,y,z)，并且在空间坐标系下根据探测到的两个磁场强度T(x,y+d,z)和T(x,y
‑
d,z)，确定点(x,y,z)的水平横向总场梯度值d,z)，确定点(x,y,z)的水平横向总场梯度值
[0035]其中，T(x,y+d,z)为在空间坐标系下第一个磁敏感探头1在点(x,y+d,z)位置处的磁场强度；T(x,y
‑
d,z)为在空间坐标系下第二个磁敏感探头1在点(x,y
‑
d,z)位置处的磁场强度；d为两个磁敏感探头1之间距离的一半；
[0036]空间坐标系为由空间内任意一点作为坐标原点建立的坐标系，该坐标原点所在的水平面内x轴方向与无人机前进方向相同，该坐标原点所在的水平面内y轴方向与两个磁敏感探头1之间连线的方向相同，空间坐标系的z轴垂直于其x轴和y轴所在的平面向上；
[0037]S2、只考虑空间坐标系y轴方向的条件下，对水平横向总场梯度值进行泰勒级数展开，获得T(y+d)和T(y
‑
d)；所述空间坐标系y轴方向与两个磁敏感探头1之间连线的方向相同；
[0038][0039][0040]其中，T(y+d)为点(x,y+d,z)处的磁场强度的泰勒展开结果；T(y
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于无人机上的磁总场梯度测量系统，其特征在于，该测量系统包括两个磁敏感探头(1)、支架(2)和信号处理模块(3)；支架(2)固定在无人机底面上；信号处理模块(3)固定在支架(2)顶端；两个磁敏感探头(1)固定在支架(2)底端的两侧，无人机的飞行方向与两磁敏感探头(1)间的连线垂直；两个磁敏感探头(1)均用于探测磁场强度，并将探测到的两个磁场强度发送至信号处理模块(3)；信号处理模块(3)根据接收的两个磁场强度、以及结合两个磁敏感探头(1)的相对位置进行差分梯度运算，获得磁总场梯度。2.根据权利要求1所述的应用于无人机上的磁总场梯度测量系统，其特征在于，获得磁总场梯度的实现方式包括：S1、在空间坐标系下无人机的坐标为(x,y,z)，并且在空间坐标系下根据探测到的两个磁场强度T(x,y+d,z)和T(x,y
‑
d,z)，确定点(x,y,z)的水平横向总场梯度值其中，T(x,y+d,z)为在空间坐标系下第一个磁敏感探头(1)在点(x,y+d,z)位置处的磁场强度；T(x,y
‑
d,z)为在空间坐标系下第二个磁敏感探头(1)在点(x,y
‑
d,z)位置处的磁场强度；d为两个磁敏感探头(1)之间距离的一半；S2、只考虑空间坐标系y轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚洲，宋尔冬，孙立凯，王辉，师亮，宫占江，毕佳宇，徐兴烨，邵志强，苏琳惠，孙志强，张强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：