[发明专利]一种三分量感应线圈姿态测量方法及装置

说明书

本发明公开一种三分量感应线圈姿态测量方法及装置，首先，搭建测试环境，其次读取每个姿态传感器的数据；再次，通过低通滤波器和高通滤波器对单个姿态传感器获得的数据进行互补滤波，得到单个姿态传感器的姿态数据；最后，将所有姿态传感器的姿态数据做数据融合。本发明通过加入多个传感器对三分量感应线圈进行姿态测量，将测量的数据通过数据融合算法，以得出更为准确稳定的三分量感应线圈姿态数据。

技术领域

本发明涉及航空电磁领域，特别是涉及一种三分量感应线圈姿态测量方法及装置。

背景技术

航空电磁法通称航空电法(Airborne Electromagnetics，简称AEM)是以飞机作为载体，电磁感应为基础的地球物理探测方法，广泛用于油气探测、矿体勘察和地下水普查等方面。在飞行过程中，通过围绕在飞机机身上的发射线圈产生发射磁矩电磁波，激发大地产生二次感应场，通过接收吊舱收录的二次场数据，应用电磁场理论解释二次场响应，从而获得地下几百米深度的地质结构体信息。该方法广泛用于油气探测、矿体勘察和地下水普查等方面。根据机载形式，航空电磁系统可分为固定翼航空电磁系统和直升机航空电磁系统。与直升机时间域航空电磁系统相比，固定翼航空电磁系统在飞行探测过程中，由于飞机姿态、速度、风速等因素，引起线圈俯仰、摇摆、偏航旋转以及吊舱摆动，导致系统参数发生改变，严重影响观测数据一致性。

AEM具有速度快、成本低、通行性好、不受地面条件(如海、河、湖、沙漠)的限制、大面积工作精确度比较均一、可在地形条件比较困难的地区工作等优点，在物探领域中越来越受到重视。国外航空电磁法经过半个多世纪的发展，其仪器系统已趋于成熟，在金属矿体普查、大面积地质填图、水文地质、工程地质勘查和环境监测等领域均取得了良好的应用效果，但是国内时间域固定翼航空电磁法仪器开发一直以来发展滞后，20世纪70年代，长春地质学院和黑龙江地质局等多家单位共同研究和开发了我国第一套时间域航空电磁法系统——M-1感应脉冲瞬变航空电磁仪，该仪器在1977年通过了国家级鉴定，由于种种原因，该系统一直未能投入实际生产，后期国内一直没有开展相关的仪器研究工作，至今国内仍然没有一套投入实际生产的时间域固定翼航空电磁勘查系统。

目前该领域有研究人员完成了发射机、三分量感应线圈和吊舱之间的姿态关系对接收数据的影响，但这只限于理论推导，而实际测试条件下并不能测出稳定准确的姿态数据。因此如何测量三分量感应线圈的姿态和吊舱的姿态是一项至关重要的任务，目前有人提出在吊舱和感应线圈上分别放置姿态传感器以测量吊舱和感应线圈的姿态，但是该方法存在测量不准确不全面的特点。

因此，有必要提出一种新的测量方式并且加入传感器融合算法可以得到稳定而准确的测量数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种三分量感应线圈姿态测量方法及装置，通过加入多个传感器对三分量感应线圈进行姿态测量，将测量的数据通过数据融合算法，以得出更为准确稳定的三分量感应线圈姿态数据。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三分量感应线圈姿态测量方法，包括以下步骤：

(1)读取每个姿态传感器的数据：

以三分量感应线圈为中心，分别在前后位置等距离放置k姿态传感器、左右位置等距离处放置k个姿态传感器，k为大于等于1的自然数，令前后位置的姿态传感器所在的直线为X轴，测量姿态传感器的横滚角，令左右位置的姿态传感器所在的直线为Y轴，测量姿态传感器的俯仰角；同时在三分量感应线圈中心放置一个姿态传感器用于测量姿态传感器的横滚角和俯仰角；

(2)通过低通滤波器和高通滤波器对单个姿态传感器的获得的数据进行滤波；

(3)将滤波后的位于三分量感应线圈前后左右位置的姿态传感器获得的数据与滤波后的三分量感应线圈中心的姿态传感器获得的数据做数据融合；

可选的，对单个姿态传感器的获得的数据进行滤波具体包括：