[发明专利]一种基于浮标的深远海磁力异常探测系统及探测方法

说明书

本发明公开了一种基于浮标的深远海磁力异常探测系统及探测方法，该系统包括浮标，所述浮标的仪器舱内设有数据采集器、姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器，所述浮标顶部安装北斗通信终端和GNSS定位设备；该方法通过对浮标干扰磁场以及海水背景磁场的计算，可以消除存在的干扰，且灵敏度高，能够正确地识别目标，并直接准确地测定目标的方位，为预警和攻击等军事行动提供准确的数据。

技术领域

本发明涉及深海磁异常监测领域，特别涉及一种基于浮标的深远海磁力异常探测系统及探测方法。

背景技术

海洋中的船舶和潜艇是综合的机械电子设备，其内部的通信设备、电器设备、电子电路和输电线路等会产生的电磁场；其壳体是由钢铁等铁磁性物质制作而成，壳体铁磁性物体的剩余磁化会产生固定磁场，磁性物质在地球磁场的磁化作用下会产生感应磁场，壳体的铁磁性物质运动时切割地磁场产生的涡流磁场，以上种类的磁场叠加会引起地磁场畸变而产生地磁场的局部磁异常，通过精准测量这种局部磁异常可以探测和识别舰艇和潜艇等水上水下目标。

美国海军自20世纪40年代开始一直在研究和应用航空磁探潜技术，将高灵敏度磁探系统安装在反潜飞机上，通过测量海洋中潜艇等磁性物体引起的局部磁异常，判别和确定目标。高灵敏度的磁力仪及其配套附件设备，加上合理有效的数据采集处理算法组成的磁探系统能够正确地识别目标，并直接准确地测定目标的方位，为预警和攻击等军事行动提供准确的数据。

在深海大洋中，海洋浮标以其成本低、布放灵活和续航能力强的优点成为海洋观测的重要手段之一，可以在指定海域开展长期连续观测，并与陆地进行实时数据通信。因此，利用浮标进行磁异常的探测是一种比较有效的探测手段，目前还没有该方面的研究。

在利用浮标进行磁异常的探测过程中，浮标平台会带来一定的磁干扰，主要来源有三种：固定磁场、涡流磁场和感应磁场。固定磁场主要来源是浮标体本身材料所带的磁性、浮标内电子设备通电工作时产生的电磁场等带来的干扰。该部分磁干扰与外部地磁场无关，幅值和方向不变，为浮标平台的固定磁场，且在浮标总体磁干扰中占的比重较大，一般幅值为十几nT。感应磁场是由于浮标中的软磁性材料(如浮标铝制支架等)受地磁场作用产生二次感应磁场，感应磁场的幅值和方向受地磁场的幅值级浮标坐标系与地磁场的相对位置的影响。涡流磁场是浮标平台的金属材料组成回路切割地磁场产生的感应电流(即涡流)生成的电磁场，它的幅值和方向受地磁场的变化率的幅值和方向以及浮标平台运动的速度与加速度的影响。

因此，需要在磁异常测量算法中将浮标本身带来的磁干扰去除才能得到比较准确的磁异常信息。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于浮标的深远海磁力异常探测系统及探测方法，以达到实现在海洋中的敏感区域进行定点长期磁异常监视，监测结果准确的的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于浮标的深远海磁力异常探测系统，包括浮标，所述浮标的仪器舱内设有数据采集器、姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器，所述浮标顶部安装北斗通信终端和GNSS定位设备；

所述铯光泵磁力传感器用于测量浮标所在海域的磁场总值，包括地磁场、浮标干扰磁场、海水背景磁场和目标磁异常；

所述三分量磁通门传感器用于测量浮标所在海域的地磁场在浮标坐标系下的三轴分量；

所述姿态传感器用于测量浮标的偏航角、横滚角和俯仰角；

所述三分量磁通门传感器的数据和姿态传感器的数据用于铯光泵磁力传感器的磁干扰补偿；

所述波浪传感器用于测量浮标所在海域的海浪参数，用于计算浮标所在海域海水运动产生的海水背景磁场，提高磁异常测量的准确度；

所述GNSS定位设备为磁力数据提供时间和位置信息，并通过位置信息确定浮标所在海域的磁倾角；