[发明专利]基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰系统及方法

权利要求书

1.基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰系统，其特征在于：包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴地磁传感器、与它们连接的浮标原始磁场模型、与三轴加速度计和三轴陀螺仪连接的姿态校正模型、与三轴地磁传感器和姿态校正模型连接的磁场数据采集处理模块、与磁场数据采集处理模块连接的船只运动状态解析模型、与浮标原始磁场模型和磁场数据采集处理模块相连的浮标磁场扰动解析模型，船只运动状态解析模型与浮标磁场扰动解析模型和磁场数据采集处理模块相连，将解析后的浮标磁场状态信息和船只靠近预警信息输出给存储输出模块。

2.根据权利要求1所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰系统，其特征在于：三轴地磁传感器，监测浮标周围三轴的磁通量参数；

浮标原始磁场模型获取模型，系统手动或自动获取浮标原始磁场模型；

地磁数据处理模块，提取三轴磁通量数据；

姿态修正模块，消除因浮标姿态对三轴磁通量数据的影响；

浮标磁场扰动解析模型模块，通过捕捉三轴磁通量数据的扰动变化，根据磁场扰动解析模型，解算出附近是否有船只靠近；

运动析模型，解算附近船只的运动状态；

数据存储输出模块，将三轴地磁、三轴加速度、三轴陀螺仪原始数据及处理后的预警信息进行存储备份，并输出至指定终端。

3.基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：配置系统参数：设定数据输出频率、预警范围；将三轴地磁传感器、三轴加速度计、三轴陀螺仪安装到海洋环境监测浮标仪器舱靠近重心的位置；

S2：操作磁场数据处理单元的手动按钮或通过外部输入（浮标主控）自动获取原始磁场模型的命令，启动浮标自动获取原始磁场模型，通过获取三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴地磁传感器的原始数据，完整获取浮标自身的磁场原始状态；

S3：姿态校正模型采集三轴加速度计和三轴陀螺仪的数据，建立初始轴校准算法模型，还原浮标真实姿态数据；

S4：磁场数据采集处理模块采集三轴地磁传感器的数据，通过姿态校正模型解算的姿态数据对获取的三轴磁通量数据进行修正，还原浮标周围真实磁场数据；

S5：根据磁场数据采集处理模块解算的浮标周围真实磁场数据，与浮标原始磁场模型解算的浮标原始磁场数据进行比较，建立浮标磁场扰动解析模型，判断周围是否有船只靠近；

S6：如果S5确定浮标附近有船只靠近，根据浮标磁场扰动解析模型的数据分析结果，建立运动解算模型，实时分析船只的运动状态，并反馈给磁场数据采集处理模块；

S7：数据存储输出模块实时保存所有原始数据及解析后的浮标磁场状态信息和船只靠近预警信息，将浮标磁场状态信息和船只靠近预警信息实时输出至浮标主控。

4.根据权利要求3所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰方法，其特征在于：S1中，三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴地磁传感器保持水平，三种传感器的X、Y、Z轴严格对准。

5.根据权利要求3所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰系方法，其特征在于：S2中，浮标安装完毕及每一次浮标布防完毕均需浮标主控启动此过程。

6.根据权利要求3所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰方法，其特征在于：S3中，初始轴校准算法是卡尔曼滤波或是梯度上升法。

7.根据权利要求3所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰方法，其特征在于：S4中，分析浮标周围磁场变化时，实时通过船只运动解析的数据反馈修正。

8.根据权利要求3所述的基于三轴地磁传感器的海洋监测浮标防避碰方法，其特征在于：S6中，同航速不同吨位的船只对浮标周围磁场的扰动曲线变化模型，解析浮标附近船只的运动状态，向主控输出警示信息。