[发明专利]一种地下目标物体的测量定位设备及测量定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程实践中物体定位的设备及技术，具体涉及旋转磁性物体的定位设备及技术。

背景技术

在工程实践中，经常需要对不能直接测量的物体进行定位。小到地下管线测量定位，大到石油地下钻头的测量定位。现有技术对待测物体进行定位的方法有很多，而根据其应用的范围，大致可以分为以下几类：

1、在小尺度范围内，通常采用微波探测器的方式对地面以下物体进行定位，此方法可以较准确的对待测物体进行定位，如管线的测量与定位，缺点是测量范围小，局限于地表附近几米范围内。

2、在较大尺度范围内，通常采用雷达照射的方式对天空中的物体进行定位，此方法在民用军用诸多方面应用广泛，如飞机、导弹的测量与定位，优点是测量范围大，精度高，技术成熟，缺点信号在地面以下衰减极快，无法在地面以下使用。

3、在地面以下较大尺度的范围内，通常在石油钻井平台的作业范围内，通过惯性测量的方式，对钻头前进的路径进行积分，进而得到钻头的位置，此方法定位的工作范围较大，但测量精度较差，有较大的累积误差。

4、水面以下通常使用声纳对水中的固定或移动物体，进行扫描定位。根据声纳的频率不同，而具有不同的探测范围和探测精度。声纳的方法技术比较成熟，应用较广泛，但基本局限在水中使用，地面以下较少使用。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术的上述缺陷，实现高精度的地下物体定位测量，本发明包含地下目标物体的测量设备及其定位方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种地下目标物体的定位方法，所述方法包含：

步骤101）在目标物体上安装永磁体或电磁体产生磁场并使磁场旋转；

步骤102）通过磁强计磁场探测器的探测，解算目标物体在磁强计三轴测量坐标系内的位置与方向，得到目标物体的本体和其镜像点在该测量坐标系中的具体位置；

步骤103）分辨本体与其镜像点，滤除各个镜像点，得到地下目标物体的本体的具体位置和旋转轴方向，完成地下目标的定位测量。

上述的步骤102）进一步包含：

步骤102-1）磁强计三轴构成正交的测量坐标系，记待测目标物体的等效偶极子磁矩为M，记待测目标物体在测量坐标系内的位置为(X Y Z)，记磁强计传感器测量得到的旋转目标物体在该处产生的感应磁场的三分量为(b_x,b_y,b_z)，该三分量通过磁场的测量值去除地球本底磁场得到，记该感应场的磁场强度为B=(bx)2+(by)2+(bz)2;]]>

步骤102-2）在被测磁性目标物体完成一个以上旋转周期之后，记测量磁场的磁场强度B的最小值为B_m，其对应时刻的磁场三分量为(b_xm,b_ym,b_zm)，记磁场强度B的最大值为B_n，其对应的磁场三分量为(b_xn,b_yn,b_zn),每组同一时刻采样的磁场三分量测量数据对应一个转换因子，记该转换因子为β，所述转换因子为β代表该时刻测量磁场的矢量方向与磁场强度最小值时刻对应的测量磁场的矢量方向的夹角的余弦值；

通过如下的计算方法，得到待测目标物体的本体镜像点与其他三个镜像点的位置坐标（X,Y,Z），其中每组磁场测量值对应四个镜像点位置，多组磁场测量值之间对应的镜像点是相同的，通过平均等统计方式对多组磁场值对应的镜像点的位置进行修正：