[发明专利]地面三分量磁力定向方法及地面三分量磁力定向勘探装置

权利要求书

1.一种地面三分量磁力定向方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在探头中设置定位模块、磁通门传感器和惯性测量模块，将定位模块、磁通 门传感器和惯性测量模块与控制器模块连接，将控制器模块与矩阵键盘和液晶显示模块 连接；

(2)通过矩阵键盘发送16进制命令到控制器模块，控制器模块接收16进制命令 后控制与其相连的磁通门传感器、定位模块和惯性测量进行测量；

(3)磁通门传感器将测量得到的三轴信号G_x、G_y和G_z传输至控制器模块，定位 模块实时地将位置数据和时间数据传输至控制器模块，惯性测量模块实时地将姿态数据 α_x、α_y、α_z、ω_x、ω_y和ω_z传输至控制器模块；

(4)控制器模块采用最小二乘拟合算法对三轴信号进行正交校正，以补偿因为磁 通门传感器内部三轴直接的正交角度误差所带来的影响；同时控制器模块根据探头中的 惯性测量模块传输的姿态数据确定姿态矩阵的初始值；再将α_x、α_y、α_z、ω_x、ω_y和ω_z变换到统一的选定坐标系，最后通过初始对准的误差补偿、姿态矩阵的计算，获得探头 所在位置的姿态参数，所述姿态参数包括探头的三轴航向角φ、俯仰角θ和滚转角γ；

(5)将姿态参数通过液晶显示模块进行显示。

2.根据权利要求1所述的地面三分量磁力定向方法，其特征在于：步骤(4)所述 的统一的选定坐标系采用地理坐标系或大地坐标系。

3.一种基于权利要求1所述定向方法的地面三分量磁力定向勘探装置，包括探头、 控制器模块、用于同步的时钟控制模块和用于供电的电源模块，其特征在于：所述探头 包括无磁塑制圆柱形套管及支撑部件，无磁塑制圆柱形套管内置有无磁钛合金槽，无磁 钛合金槽内安装有传感器模块，所述传感器模块包括定位模块、磁通门传感器以及惯性 测量模块，惯性测量模块与磁通门传感器的Z轴位于同一直线；所述控制器模块为MCU 控制器模块，所述定位模块通过USART串口与MCU控制器模块双向连接，所述磁通 门传感器的三轴各通过一组信号调理模块接入24位A/D转换模块，24位A/D转换模块 通过SPI总线与MCU控制器模块进行双向通信，所述惯性测量模块通过USART串口 与MCU控制器模块双向通信，矩阵键盘经ALG7209驱动模块驱动后通过IIC总线与 MCU控制器模块双向通信，液晶显示模块通过USART串口与MCU控制器模块双向连 接，TF卡存储模块通过SPI总线与MCU控制器模块双向通信，时钟控制模块和电源模 块均与MCU控制器模块连接；所述MCU控制器模块采用芯片MC9S12XEP100；所述 磁通门传感器采用FGM3D/100；所述惯性测量模块采用三轴加速度传感器ADIS16210。

4.根据权利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探装置，其特征在于：所述24位 A/D转换模块内部设有至少三个并行的用于实现三轴数据同步采集的ΔΣ转换器。

5.根据权利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探装置，其特征在于：所述定位 模块采用GPS模块和/或北斗模块。

6.根据权利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探装置，其特征在于：所述定位 模块采用GGSTAR-2000GPS模块。

7.根据权利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探装置，其特征在于：所述SPI 总线采用8位数据传输宽度，频率大小为500MHZ。

8.根据权利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探装置，其特征在于：所述支撑 部件为无磁支杆或无磁三脚架。