[发明专利]一种基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量系统及方法。该系统包括接收吊舱、视频采集模块、姿态测量模块、三分量感应线圈和控制终端，控制终端、视频采集模块和三分量感应线圈均设置在接收吊舱内，姿态测量模块设置在三分量感应线圈上，姿态测量模块用于采集三分量感应线圈的姿态，三分量感应线圈用于接收地下矿物返回的磁场，三分量感应线圈骨架的标记点上粘贴有荧光贴，视频采集模块用于采集三分量感应线圈骨架标记点的标记图像，视频采集模块、姿态测量模块与控制终端连接，控制终端内设有LabVIEW平台搭建的深度学习神经网络模型。本发明提供的基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量方法，测量准确且操作简单，极大的提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及航空物探技术领域，特别是涉及一种基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量系统及方法。

背景技术

航空电磁勘探方法目前广泛应用于矿产资源勘查、环境监测、地质调查等领域。航空电磁系统根据机载形式分为固定翼航空电磁系统和直升机航空电磁系统，固定翼航空电磁系统测量原理图如图1所示。固定翼时间域航空电磁系统，为了解决飞机干扰问题，多采用机载大回线发射、远离飞机的长吊挂吊舱接收的系统配置形式。数匝发射回线围绕飞机机首、两个翼尖及机尾固定安装在飞机上。安装了三分量电磁感应线圈的接收吊舱，在测量飞行中拖挂于飞机后下方约130米处。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实际情况中飞机受到外界及自身的影响，线圈的方向和位置发生非自主变化，这种变化通常称为线圈的姿态变化。姿态变化导致线圈与大地之间的耦合发生改变，给数据测量带来误差，引起不必要的假异常，同时降低系统测量的分辨率，对后期的数据处理和资料解释也会造成较大的影响。姿态变化的研究最早起源于他主要研究了航空电磁系统三种线圈的单一姿态变化，随后很多科学家从各个角度对姿态的变化及校正进行了研究，也得出了很有价值的结论。将姿态变化对航空电磁系统的影响分为两个部分，一部分是几何效应，该部分表明收发系统关于地球坐标系发生的变化，与发射频率和大地电导率无关，另外一部分是感应效应，该效应与发射频率、大地电导率、飞行高度、收发距等有关。同时在研究中发现姿态变化的影响95％来自几何效应。一些文献对直升机中心回线吊舱装置的单一姿态变化进行了研究并给予校正。对吊舱摆动、发射和接收线圈姿态对航空电磁响应做了分析并给出了校正方法。一些文献研究时间域航空电磁系统的姿态变化并给出了校正因子，同时指出由于航空电磁数据量大，该方法需要多次重量复迭代才能达到理想效果，在实际测量中，最好根据记录的姿态变化信息并使用文中提到的校正因子即可达到校正效果。这些方法大部分都是从理论角度分析了姿态改变给数据测量带来的影响。很少提到如何测量线圈的姿态。本发明提出使用计算机视觉和深度学习相结合的方式来测量接收吊舱内的三分量感应线圈。

发明内容

本发明提供一种基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量系统及方法，提出了一种使用计算机视觉和深度相结合的方式来测量接收吊舱内的三分量感应线圈运行姿态的方法，测量准确且操作简单，极大的提高了测量效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于深度学习的三分量感应线圈姿态测量系统，包括接收吊舱、视频采集模块、姿态测量模块、三分量感应线圈和控制终端，所述控制终端、视频采集模块和三分量感应线圈均设置在所述接收吊舱内，所述姿态测量模块设置在所述三分量感应线圈上，所述姿态测量模块用于采集所述三分量感应线圈的姿态，所述三分量感应线圈用于接收地下矿物返回的磁场，所述三分量感应线圈骨架的标记点上粘贴有荧光贴，所述视频采集模块用于采集所述三分量感应线圈骨架标记点的标记图像，所述视频采集模块、姿态测量模块均与所述控制终端相连接，所述控制终端内设有对视频采集模块、姿态测量模块进行处理的LabVIEW平台搭建的深度学习神经网络模型。

可选的，所述姿态测量模块包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁阻传感器。

可选的，所述系统还包括视频采集模块和姿态测量模块同步控制模块。

可选的，所述视频采集模块为摄像头。