應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)，屬于涉及磁探測技術(shù)領(lǐng)域。解決了傳統(tǒng)的磁場總場梯度測量系統(tǒng)無法同時兼顧體積和測量精度的問題。本發(fā)明專利技術(shù)包括兩個磁敏感探頭、支架和信號處理模塊；支架固定在無人機(jī)底面上；信號處理模塊固定在支架頂端；兩個磁敏感探頭固定在支架底端的兩側(cè)，無人機(jī)的飛行方向與兩磁敏感探頭間的連線垂直；兩個磁敏感探頭均用于探測磁場強(qiáng)度，并將探測到的兩個磁場強(qiáng)度發(fā)送至信號處理模塊；信號處理模塊根據(jù)接收的兩個磁場強(qiáng)度、以及結(jié)合兩個磁敏感探頭的相對位置進(jìn)行差分梯度運(yùn)算，獲得磁總場梯度。本發(fā)明專利技術(shù)主要用于對地雷、地下未爆炸物或海面水雷進(jìn)行探測。地下未爆炸物或海面水雷進(jìn)行探測。地下未爆炸物或海面水雷進(jìn)行探測。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)
[0001]本專利技術(shù)屬于磁探測
技術(shù)介紹
[0002]無人機(jī)的磁場測量系統(tǒng)根據(jù)探測特性量的不同可以分為磁總場標(biāo)量測量與磁場矢量測量兩種。總場標(biāo)量探測是目前已被廣泛應(yīng)用到有人飛行裝備的一項(xiàng)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是探測結(jié)構(gòu)相對簡單，缺點(diǎn)是容易受到背景干擾，需要復(fù)雜的航磁補(bǔ)償，相對磁矢量探測包含信息較少，降低了磁特征解釋的精度。
[0003]根據(jù)使用傳感器的不同，磁場矢量測量可分為總場梯度測量和三分量測量以及張量梯度測量等三種形式。其中，三分量測量以及張量梯度測量的優(yōu)點(diǎn)是相對于總場探測包含更多的特征信息，可明顯提高裝備探測和定位能力，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，相應(yīng)的處理信息量較大；例如張量梯度測量系統(tǒng)，雖然具有很好的技術(shù)優(yōu)勢，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜信息處理量大，很難適應(yīng)無人平臺。
[0004]而磁場總場梯度測量系統(tǒng)又分為兩類，其一、使用磁阻或磁通門原理進(jìn)行探測，其結(jié)構(gòu)相對簡單，體積小成為目前無人機(jī)平臺上磁場測量系統(tǒng)的主要方式，但是，其缺點(diǎn)是信息處理量較少測量精度低、測量距離短；其二、使用光泵式探測原理進(jìn)行探測，其測量精度高，但是其體積大、無法適用于無人機(jī)；因此，以上問題亟需解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)目的是為了解決傳統(tǒng)的磁場總場梯度測量系統(tǒng)無法同時兼顧體積和測量精度的問題，本專利技術(shù)提供了一種應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)。
[0006]應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括兩個磁敏感探頭、支架和信號處理模塊；
[0007]支架固定在無人機(jī)底面上；信號處理模塊固定在支架頂端；
[0008]兩個磁敏感探頭固定在支架底端的兩側(cè)，無人機(jī)的飛行方向與兩磁敏感探頭間的連線垂直；
[0009]兩個磁敏感探頭均用于探測磁場強(qiáng)度，并將探測到的兩個磁場強(qiáng)度發(fā)送至信號處理模塊；信號處理模塊根據(jù)接收的兩個磁場強(qiáng)度、以及結(jié)合兩個磁敏感探頭的相對位置進(jìn)行差分梯度運(yùn)算，獲得磁總場梯度。
[0010]優(yōu)選的是，獲得磁總場梯度的實(shí)現(xiàn)方式包括：
[0011]S1、在空間坐標(biāo)系下無人機(jī)的坐標(biāo)為(x,y,z)，并且在空間坐標(biāo)系下根據(jù)探測到的兩個磁場強(qiáng)度T(x,y+d,z)和T(x,y
?
d,z)，確定點(diǎn)(x,y,z)的水平橫向總場梯度值
[0012]其中，T(x,y+d,z)為在空間坐標(biāo)系下第一個磁敏感探頭在點(diǎn)(x,y+d,z)位置處的磁場強(qiáng)度；T(x,y
?
d,z)為在空間坐標(biāo)系下第二個磁敏感探頭在點(diǎn)(x,y
?
d,z)位置處的磁場
強(qiáng)度；d為兩個磁敏感探頭之間距離的一半；
[0013]S2、只考慮空間坐標(biāo)系y軸方向的條件下，對水平橫向總場梯度值進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，獲得T(y+d)和T(y
?
d)；所述空間坐標(biāo)系y軸方向與兩個磁敏感探頭之間連線的方向相同；
[0014]其中，T(y+d)為點(diǎn)(x,y+d,z)處的磁場強(qiáng)度的泰勒展開結(jié)果；T(y
?
d)為點(diǎn)(x,y
?
d,z)處的磁場強(qiáng)度的泰勒展開結(jié)果；
[0015]S3、計(jì)算T(y+d)和T(y
?
d)間的差分梯度并將差分梯度作為點(diǎn)(x,y,z)所在位置處的磁總場梯度。
[0016]優(yōu)選的是，
[0017]優(yōu)選的是，
[0018][0019][0020]其中，T(y)為點(diǎn)(x,y,z)處的磁場強(qiáng)度的泰勒展開結(jié)果，T
(2n+1)
(y)為T(y)的2n+1階導(dǎo)，n為整數(shù)。
[0021]優(yōu)選的是，
[0022][0023]優(yōu)選的是，所述磁敏感探頭用于對待測物的磁場強(qiáng)度進(jìn)行探測，且待測物為地雷、地下未爆炸物或海面水雷。
[0024]本專利技術(shù)帶來有益效果是：
[0025]本專利技術(shù)所述的應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小；應(yīng)用兩個磁敏感探頭進(jìn)行磁場探測，并將探測到的兩個磁場強(qiáng)度發(fā)送至信號處理模塊；信號處理模塊根據(jù)接收的兩個磁場強(qiáng)度、以及結(jié)合兩個磁敏感探頭的相對位置進(jìn)行差分梯度運(yùn)算，獲得無人機(jī)在當(dāng)前空間位置處的磁總場梯度，磁總場梯度的獲得過程簡單、且考慮到兩個磁敏感探頭間的差分梯度，使得測量精度進(jìn)一步提高。本專利技術(shù)測量系統(tǒng)可同時兼顧體積小和高測量精度，且便于實(shí)現(xiàn)。
附圖說明
[0026]圖1是本專利技術(shù)所述應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
[0027]下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術(shù)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0029]參見圖1說明本實(shí)施例，本實(shí)施例所述的應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括兩個磁敏感探頭1、支架2和信號處理模塊3；
[0030]支架2固定在無人機(jī)底面上；信號處理模塊3固定在支架2頂端；
[0031]兩個磁敏感探頭1固定在支架2底端的兩側(cè)，無人機(jī)的飛行方向與兩磁敏感探頭1間的連線垂直；
[0032]兩個磁敏感探頭1均用于探測磁場強(qiáng)度，并將探測到的兩個磁場強(qiáng)度發(fā)送至信號處理模塊3；信號處理模塊3根據(jù)接收的兩個磁場強(qiáng)度、以及結(jié)合兩個磁敏感探頭1的相對位置進(jìn)行差分梯度運(yùn)算，獲得磁總場梯度。
[0033]獲得磁總場梯度的實(shí)現(xiàn)方式包括：
[0034]S1、在空間坐標(biāo)系下無人機(jī)的坐標(biāo)為(x,y,z)，并且在空間坐標(biāo)系下根據(jù)探測到的兩個磁場強(qiáng)度T(x,y+d,z)和T(x,y
?
d,z)，確定點(diǎn)(x,y,z)的水平橫向總場梯度值d,z)，確定點(diǎn)(x,y,z)的水平橫向總場梯度值
[0035]其中，T(x,y+d,z)為在空間坐標(biāo)系下第一個磁敏感探頭1在點(diǎn)(x,y+d,z)位置處的磁場強(qiáng)度；T(x,y
?
d,z)為在空間坐標(biāo)系下第二個磁敏感探頭1在點(diǎn)(x,y
?
d,z)位置處的磁場強(qiáng)度；d為兩個磁敏感探頭1之間距離的一半；
[0036]空間坐標(biāo)系為由空間內(nèi)任意一點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)原點(diǎn)所在的水平面內(nèi)x軸方向與無人機(jī)前進(jìn)方向相同，該坐標(biāo)原點(diǎn)所在的水平面內(nèi)y軸方向與兩個磁敏感探頭1之間連線的方向相同，空間坐標(biāo)系的z軸垂直于其x軸和y軸所在的平面向上；
[0037]S2、只考慮空間坐標(biāo)系y軸方向的條件下，對水平橫向總場梯度值進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，獲得T(y+d)和T(y
?
d)；所述空間坐標(biāo)系y軸方向與兩個磁敏感探頭1之間連線的方向相同；
[0038][0039][0040]其中，T(y+d)為點(diǎn)(x,y+d,z)處的磁場強(qiáng)度的泰勒展開結(jié)果；T(y
?
...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)，其特征在于，該測量系統(tǒng)包括兩個磁敏感探頭(1)、支架(2)和信號處理模塊(3)；支架(2)固定在無人機(jī)底面上；信號處理模塊(3)固定在支架(2)頂端；兩個磁敏感探頭(1)固定在支架(2)底端的兩側(cè)，無人機(jī)的飛行方向與兩磁敏感探頭(1)間的連線垂直；兩個磁敏感探頭(1)均用于探測磁場強(qiáng)度，并將探測到的兩個磁場強(qiáng)度發(fā)送至信號處理模塊(3)；信號處理模塊(3)根據(jù)接收的兩個磁場強(qiáng)度、以及結(jié)合兩個磁敏感探頭(1)的相對位置進(jìn)行差分梯度運(yùn)算，獲得磁總場梯度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于無人機(jī)上的磁總場梯度測量系統(tǒng)，其特征在于，獲得磁總場梯度的實(shí)現(xiàn)方式包括：S1、在空間坐標(biāo)系下無人機(jī)的坐標(biāo)為(x,y,z)，并且在空間坐標(biāo)系下根據(jù)探測到的兩個磁場強(qiáng)度T(x,y+d,z)和T(x,y
?
d,z)，確定點(diǎn)(x,y,z)的水平橫向總場梯度值其中，T(x,y+d,z)為在空間坐標(biāo)系下第一個磁敏感探頭(1)在點(diǎn)(x,y+d,z)位置處的磁場強(qiáng)度；T(x,y
?
d,z)為在空間坐標(biāo)系下第二個磁敏感探頭(1)在點(diǎn)(x,y
?
d,z)位置處的磁場強(qiáng)度；d為兩個磁敏感探頭(1)之間距離的一半；S2、只考慮空間坐標(biāo)系y軸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳亞洲，宋爾冬，孫立凱，王輝，師亮，宮占江，畢佳宇，徐興燁，邵志強(qiáng)，蘇琳惠，孫志強(qiáng)，張強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。