[发明专利]基于磁矢量数据的海缆路由自导航巡线方法及导航探测仪

权利要求书

1.一种基于磁矢量数据的海缆路由自导航巡线方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)通过水密电缆将水面拖体与船载设备连接，并将水面拖体置于水中，所述的水面拖体由测量船拖拽，水面拖体包括原子磁力仪、三轴磁通门磁力仪、姿态仪和下位机，原子磁力仪、三轴磁通门磁力仪和姿态仪均与下位机连接；所述的船载设备包括船载上位机、导航定位仪和船载姿态仪，下位机与船载上位机通信连接；

2)测量船从海缆一端出发，在需探测海缆路由的海域进行快速的“S”型扫测，同时拖拽水面拖体，直至水面拖体获得海缆工频电流的交变磁场信号；

3)基于水面拖体在t₁时刻检测到的海缆工频电流产生的交变磁场信号以及船载设备测量到的测量船的经纬度坐标，计算得到t₁时刻水面拖体距离最近海缆的水平距离L、方向角θ、海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)，具体包括以下步骤：

3.1)原子磁力仪测量地磁场总场数据B₀，三轴磁通门磁力仪测量交变磁场信号的交流三分量，配合姿态仪测试的水面拖体的姿态信息，得到地理坐标下的地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)，测得的数据通过下位机输送到船载上位机中，导航定位仪配合船载姿态仪测量的测量船的姿态信息，得到测量船的经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)，并将数据传输给船 载上位机；

3.2)对地磁三分量进行修正，得到修正后的地磁三分量数据B_x1(t₁)、B_y1(t₁)、B_z1(t₁)，所述的地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)修正的计算方式为：

3.3)分别对修正后的地磁三分量数据进行傅里叶变换，并分别取ω频率点上的幅值A_x1(t₁)、A_y1(t₁)、A_z1(t₁)；

3.4)根据ω频率点上的幅值A_x1(t₁)、A_y1(t₁)、A_z1(t₁)计算水面拖体距离最近海缆的水平距离L与方向角θ；所述的水面拖体距离最近海缆的水平距离L的计算方式为：

其中μ₀为真空磁导率；

所述的水面拖体距离最近海缆的方向角θ的计算方式为：

当B_x1(t₁)与B_z1(t₁)反相位时，θ＝-arctan(A_x1(t₁)/A_y1(t₁))；

当B_x1(t₁)与B_z1(t₁)同相位时，θ＝arctan(A_x1(t₁)/A_y1(t₁))；

3.5)根据航定位仪测量经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)以及计算所得的水面拖体距离最近海缆的水平距离L与方向角θ，计算t₁时刻离测量船最近的海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)，计算方式为：

lat₂(t₁)＝arcsin(sin(lat₁(t₁))×cos(L/R)+cos(lat₁(t₁))×sin(L/R)×cos(θ))；

其中，R为地球半径；

4)测量船根据与最近海缆的直线距离L和方向角θ修正航行方向；

5)重复步骤3)和4)，形成海缆路由图。

2.根据权利要求1所述的基于磁矢量数据的海缆路由自导航巡线方法，其特征在于：所述的海缆工频电流的频率为50Hz。