[发明专利]基于磁矢量数据的海缆故障精确定位方法及定位仪

权利要求书

1.一种基于磁矢量数据的海缆故障精确定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)用大功率交变电流源连接故障海缆，输出稳定频率、稳定幅度的正弦电流信号I₀sin(ωt)；

2)用水密电缆将用于测量数据的水面拖体与测量船上的船载上位机连接，测量船拖拽水面拖体从故障海缆的供电端出发沿故障海缆铺设方向移动；

3)基于水面拖体检测到的频率ω为交变磁场信号，计算得到故障海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)，其具体包括以下步骤：

3.1)当运动至t₁时刻时，水面拖体检测到频率为ω交变磁场信号，水面拖体向船载上位机输出该地理坐标下的地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)，以及地磁场总场数据B₀、经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)；

3.2)船载上位机对地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)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)，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)根据幅值A_x1(t₁)、A_y1(t₁)、A_z1(t₁)计算水面拖体距离故障海缆的水平距离L与方向角θ，水平距离L的计算方式为：

其中μ₀为真空磁导率；

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t₁时刻经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)以及计算得到的水面拖体距离故障海缆的水平距离L与方向角θ，计算故障海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)，故障海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)的计算方式为：

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)根据得到的故障海缆经纬度坐标lon₂(t₁)和lat₂(t₁)，在二维经纬度坐标图上进行故障海缆路由绘制，并判断路由中断处为故障海缆的故障点。