基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统及方法，包括：处理器，以及位于空间端的相互垂直设置的第一多磁测量平面和第二多磁测量平面；第一多磁测量平面和第二多磁测量平面均设有磁传感器矩阵；处理器用于：当磁性颗粒在空间微重力条件下进行运动时，接收并对每个磁传感器所采集磁通密度矢量进行滤波处理，得到多个目标磁通密度矢量；根据第一目标磁通密度矢量组和第二目标磁通量密度矢量组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的矢量坐标，直至得到每一时刻的矢量坐标，并根据每一时刻的矢量坐标生成磁性颗粒的运动轨迹。本发明专利技术通过磁测量方式，实现了对空间微重力环境下颗粒物质运动轨迹和规律的精准观测。迹和规律的精准观测。迹和规律的精准观测。

【技术实现步骤摘要】
基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及电磁测量和观测
，尤其涉及基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统及方法。

技术介绍

[0002]颗粒系统是自然界、农业和工业过程中最常见的系统。时刻都在影响着人类的生存和生活环境。大量颗粒所组成的离散态体系可以表现出许多不同于固、液、气体物质的奇特的运动规律。特别是诸如泥石流、雪崩和山体滑坡等自然灾害本质上可归属于颗粒体系失稳而导致的类固
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液相变过程。
[0003]颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系，具有多物理机制和多尺度结构层次的特点，许多现象不能用一般的力学和凝聚态物理很好的解释，是物理和力学的前沿领域。在颗粒体系内部，颗粒相互接触形成诸多强度迥异的力链，力链连接成网络，其复杂的动力学响应决定颗粒体系宏观力学性能。
[0004]空间微重力环境下颗粒物质运动规律的观测主要有两种方法，其一是相机直接观测法，但这种方式受到光的影响较大，颗粒堆体内部运动规律难以观测；其二是X光机观测法，能够观测堆体内部颗粒运动的规律，但是X光需要功率较大，且设备体积重量大，对于空间平台而言，上行成本及体积难以承受。
[0005]因此，亟需提供一种技术方案解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统及方法。
[0007]本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统的技术方案如下：
[0008]包括：处理器，以及位于空间端的相互垂直设置的第一多磁测量平面和第二多磁测量平面；所述第一多磁测量平面和所述第二多磁测量平面均设有磁传感器矩阵；所述处理器用于：
[0009]当待测磁性颗粒在空间微重力条件下的预设区域内进行运动时，接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据，并接收所述第二多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第二原始磁通密度矢量数据；
[0010]对每个第一原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第一目标磁通密度矢量数据，并对每个第二原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第二目标磁通密度矢量数据；
[0011]从所有的第一目标磁通密度矢量数据中确定第一目标磁通密度矢量数据组，并从所有的第二目标磁通密度矢量数据中确定第二目标磁通量密度矢量数据组；
[0012]根据所述第一目标磁通密度矢量数据组和所述第二目标磁通量密度矢量数据组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的目标矢量坐标，并将所述当前时
刻的下一时刻作为所述当前时刻，并返回执行接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据的步骤，直至得到每一时刻的目标矢量坐标，并根据每一时刻的目标矢量坐标生成所述待测磁性颗粒在所述预设区域内的运动轨迹。
[0013]本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统的有益效果如下：
[0014]本专利技术的系统通过磁测量方式，克服了相机直接观测和X光机观测方法在空间微重力条件下颗粒观测的不足，实现了对空间微重力环境下颗粒物质运动轨迹和规律的精准观测。
[0015]在上述方案的基础上，本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统还可以做如下改进。
[0016]进一步，所述处理器具体用于：
[0017]当所述待测磁性颗粒在空间微重力条件下的所述预设区域内处于任一振动条件时，接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据，并接收所述第二多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第二原始磁通密度矢量数据；其中，每种振动条件对应一个频率和一个振幅。
[0018]进一步，所述处理器还用于：
[0019]获取所述任一振动条件下的初始磁通量密度矢量；
[0020]所述处理器具体用于：
[0021]分别对每个第一原始磁通密度矢量数据中的初始磁通量密度矢量进行滤波处理，得到多个第一目标磁通密度矢量数据，并分别对每个第二原始磁通密度矢量数据中的初始磁通量密度矢量进行滤波处理，得到多个第二目标磁通密度矢量数据。
[0022]进一步，所述处理器具体用于：
[0023]从所有的第一目标磁通密度矢量数据中选取最优的相近且间距相等四个第一目标磁通密度矢量数据，并将所述最优的相近且间距相等四个第一目标磁通密度矢量数据确定为所述第一目标磁通密度矢量数据组；
[0024]从所有的第二目标磁通密度矢量数据中选取最优的相近且间距相等四个第二目标磁通密度矢量数据，并将所述最优的相近且间距相等四个第二目标磁通密度矢量数据确定为所述第二目标磁通密度矢量数据组。
[0025]进一步，所述处理器具体用于：
[0026]基于磁场梯度张量算法，对所述第一目标磁通密度矢量数据组和所述第二目标磁通量密度矢量数据组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的所述目标矢量坐标。
[0027]进一步，所述处理器还用于：
[0028]通过显示装置将所述运动轨迹进行显示。
[0029]本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量方法的技术方案如下：
[0030]当待测磁性颗粒在空间微重力条件下的预设区域内进行运动时，处理器接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据，并接收所述第二多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第二原始磁通密度矢量数据；
[0031]所述处理器对每个第一原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第一目标磁通密度矢量数据，并对每个第二原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第二目标磁通密度矢量数据；
[0032]所述处理器从所有的第一目标磁通密度矢量数据中确定第一目标磁通密度矢量数据组，并从所有的第二目标磁通密度矢量数据中确定第二目标磁通量密度矢量数据组；
[0033]所述处理器根据所述第一目标磁通密度矢量数据组和所述第二目标磁通量密度矢量数据组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的目标矢量坐标，并将所述当前时刻的下一时刻作为所述当前时刻，并返回执行接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据的步骤，直至得到每一时刻的目标矢量坐标，并根据每一时刻的目标矢量坐标生成所述待测磁性颗粒在所述预设区域内的运动轨迹。
[0034]本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量方法的有益效果如下：
[0035]本专利技术的方法通过磁测量方式，克服了相机直接观测和X光机观测方法在空间微重力条件下颗粒观测的不足，实现了对空间微重力环境下颗粒物质运动轨迹和规律的精准观测。
[0036]在上述方案的基础上，本专利技术的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量方法还可以做如下改进。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，包括：处理器，以及位于空间端的相互垂直设置的第一多磁测量平面和第二多磁测量平面；所述第一多磁测量平面和所述第二多磁测量平面均设有磁传感器矩阵；所述处理器用于：当待测磁性颗粒在空间微重力条件下的预设区域内进行运动时，接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据，并接收所述第二多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第二原始磁通密度矢量数据；对每个第一原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第一目标磁通密度矢量数据，并对每个第二原始磁通密度矢量数据分别进行滤波处理，得到多个第二目标磁通密度矢量数据；从所有的第一目标磁通密度矢量数据中确定第一目标磁通密度矢量数据组，并从所有的第二目标磁通密度矢量数据中确定第二目标磁通量密度矢量数据组；根据所述第一目标磁通密度矢量数据组和所述第二目标磁通量密度矢量数据组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的目标矢量坐标，并将所述当前时刻的下一时刻作为所述当前时刻，并返回执行接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据的步骤，直至得到每一时刻的目标矢量坐标，并根据每一时刻的目标矢量坐标生成所述待测磁性颗粒在所述预设区域内的运动轨迹。2.根据权利要求1所述的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，所述处理器具体用于：当所述待测磁性颗粒在空间微重力条件下的所述预设区域内处于任一振动条件时，接收所述第一多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第一原始磁通密度矢量数据，并接收所述第二多磁测量平面的每个磁传感器所采集的所述当前时刻的第二原始磁通密度矢量数据；其中，每种振动条件对应一个频率和一个振幅。3.根据权利要求2所述的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，所述处理器还用于：获取所述任一振动条件下的初始磁通量密度矢量；所述处理器具体用于：分别对每个第一原始磁通密度矢量数据中的初始磁通量密度矢量进行滤波处理，得到多个第一目标磁通密度矢量数据，并分别对每个第二原始磁通密度矢量数据中的初始磁通量密度矢量进行滤波处理，得到多个第二目标磁通密度矢量数据。4.根据权利要求3所述的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，所述处理器具体用于：从所有的第一目标磁通密度矢量数据中选取最优的相近且间距相等四个第一目标磁通密度矢量数据，并将所述最优的相近且间距相等四个第一目标磁通密度矢量数据确定为所述第一目标磁通密度矢量数据组；从所有的第二目标磁通密度矢量数据中选取最优的相近且间距相等四个第二目标磁通密度矢量数据，并将所述最优的相近且间距相等四个第二目标磁通密度矢量数据确定为所述第二目标磁通密度矢量数据组。5.根据权利要求1所述的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，所述处理器具体用于：
基于磁场梯度张量算法，对所述第一目标磁通密度矢量数据组和所述第二目标磁通量密度矢量数据组进行反演计算，得到所述待测磁性颗粒在所述当前时刻的所述目标矢量坐标。6.根据权利要求1
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5任一项所述的基于空间微重力条件的磁性颗粒运动轨迹测量系统，其特征在于，所述处理器还用于：通过显示装置将所述运动轨迹进行显示。7.一种基于空间微重力...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建智，李响，王小丽，张永康，张建泉，董文博，邢向楠，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：