[发明专利]基于磁矢量数据的海缆三维路由测量方法及测量仪

权利要求书

1.一种基于磁矢量数据的海缆三维路由测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)测量船从海缆一端出发拖曳水面拖体，调节并保持测量船的航线，使水面拖体位于海缆附近，直至t₁时刻，三轴磁通门磁力仪测试到海缆工频电流产生的交变磁场信号；

2)基于水面拖体测量的地磁场总场数据B₀、地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)、水面拖体的经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)、以及水面拖体距离海底的实时垂直高度H₀(t₁)，计算海缆的经度坐标lon₂(t₁)、纬度坐标lat₂(t₁)和埋深数据d(t₁)，其具体步骤包括：

2.1)三轴磁通门磁力仪测量交变磁场三分量，姿态仪根据水面拖体的姿态数据对交变磁场三分量进行转化得到地磁三分量数据B_x(t)、B_y(t)、B_z(t)，原子磁力仪测量地磁场总场数据B₀，导航定位仪测量水面拖体的经度坐标lon₁(t₁)和纬度坐标lat₁(t₁)，高度计测量水面拖体距离海底的实时垂直高度H₀(t₁)，测得的数据通过下位机以及水密电缆传输给船载上位机；

2.2)船载上位机根据磁场总场数据B₀，对地磁三分量数据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：

2.3)船载上位机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)；

2.4)船载上位机根据幅值A_x1(t₁)、A_y1(t₁)、A_z1(t₁)计算水面拖体距离海缆的水平距离L、方向角θ和垂直距离H₁(t₁)，水平距离L的计算方式为：

其中μ₀为真空磁导率；

水面拖体与海缆的方向角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))；

水面拖体距离海缆的垂直距离H₁(t₁)的计算方式为：

其中μ₀为真空磁导率；

2.5)船载上位机根据水面拖体距离海缆的垂直距离H₁(t₁)以及水面拖体距离海底的实时垂直高度H₀(t₁)计算海缆在海底的埋深d(t₁)，海缆在海底的埋深d(t₁)的计算方法：

其中μ₀为真空磁导率；

2.6)船载上位机根据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海缆的水平距离L与方向角θ，计算海缆的经度坐标lon₂(t₁)和纬度坐标lat₂(t₁)，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；

3)根据海缆的经度坐标lon₂(t₁)、纬度坐标lat₂(t₁)和埋深数据d(t₁)，在三维坐标图上进行海缆三维路由绘制。

2.根据权利要求1所述的基于磁矢量数据的海缆三维路由测量方法，其特征在于：所述的水面拖体通过测量船拖拽，水面拖体包括原子磁力仪、三轴磁通门磁力仪、姿态仪、导航定位仪、高度计和下位机，原子磁力仪、三轴磁通门磁力仪、姿态仪、导航定位仪、高度计均与下位机通信连接。