阅读说明：本技术 磁探测系统多传感器数据同步方法 (Multi-sensor data synchronization method for magnetic detection system ) 是由 秦杰 周明 万双爱 魏克全 王同雷 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及磁探测技术领域,公开了一种磁探测系统多传感器数据同步方法。其中,该方法包括：对光泵磁强计输出相对输入变化磁场的响应时间T进行测定；以三轴磁通门输出数据时间作为基准时间轴,将光泵磁强计实际输出数据时刻扣除响应时间T后同步到所述基准时间轴上的对应时刻；基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述对应时刻的载体位置和姿态信息。由此,可以消除光泵磁强计、三轴磁通门以及自驾仪数据采集结果时源偏差,得到当前时刻高精度总场磁场值和三轴磁场值以及载体位置、姿态、速度信息。(The invention relates to the technical field of magnetic detection, and discloses a multi-sensor data synchronization method for a magnetic detection system. Wherein, the method comprises the following steps: measuring the response time T of the output of the optical pump magnetometer relative to the input variable magnetic field; taking the data output time of the triaxial fluxgate as a reference time axis, and synchronizing the actual data output time of the optical pump magnetometer to the corresponding time on the reference time axis after deducting the response time T; and calculating the carrier position and attitude information at the corresponding moment based on the output data of the autopilot at a plurality of moments. Therefore, the time source deviation of data acquisition results of the optical pump magnetometer, the three-axis fluxgate and the autopilot can be eliminated, and the high-precision total field magnetic field value and the three-axis magnetic field value at the current moment as well as the position, the posture and the speed information of the carrier can be obtained.)

磁探测系统多传感器数据同步方法

技术领域

本发明涉及磁探测技术领域，尤其涉及一种磁探测系统多传感器数据同步方法。

背景技术

磁探测技术利用多种磁传感器对环境和目标磁场进行探测，以获得目标的异常磁场特征，进而进行目标识别。光泵磁强计利用原子自旋进动检测待测磁场，适用于地磁场环境，其检测精度高，但是采样频率较低且只能测量磁场总场强度。磁通门传感器基于电磁感应技术，利用感应线圈敏感待测磁场，其采样频率较高且可以测量三轴磁场值，但是其精度较低。使用光泵磁强计和磁通门磁强计同时进行磁场测量，可融合两者测量结果，相互补充，得到较高精度的总场磁场值和三轴磁场值。但是两种磁强计时钟基准不同、采样频率不同，且商用光泵磁强计无专有同步信号输出，若直接使用两者采样数据，会引入较大信息采集时源偏差，导致数据无法满足精密磁异常特征提取的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种磁探测系统多传感器数据同步方法，能够解决现有技术中多个磁强计同时使用存在时源偏差的问题。

本发明的技术解决方案：一种磁探测系统多传感器数据同步方法，其中，该方法包括：

对光泵磁强计输出相对输入变化磁场的响应时间T进行测定；

以三轴磁通门输出数据时间作为基准时间轴，将光泵磁强计实际输出数据时刻扣除响应时间T后同步到所述基准时间轴上的对应时刻；

基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述对应时刻的载***置和姿态信息。

优选地，基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述对应时刻的载***置和姿态信息包括：

基于自驾仪多个时刻的输出数据使用线性递推最小二乘法计算得到所述对应时刻的载***置和姿态信息。

优选地，所述光泵磁强计采用RS-232接口，以数字量形式输出数据。

优选地，所述自驾仪采用RS-232接口，以数字量形式输出数据，所述自驾仪输出的数据包括载***置和姿态信息。

优选地，所述三轴磁通门采用电压模拟接口，以模拟量形式输出数据。

通过上述技术方案，可以预先对光泵磁强计响应时间进行测定，然后可以将光泵磁强计实际输出数据时刻折算为相对基准时间轴的实际敏感时刻，规避光泵磁强计输出滞后特性；进而可以基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述实际敏感时刻的载***置和姿态信息。由此，可以消除光泵磁强计、三轴磁通门以及自驾仪(自动驾驶仪)数据采集结果时源偏差，得到当前时刻高精度总场磁场值和三轴磁场值以及载***置、姿态、速度信息。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁探测系统多传感器数据同步方法的流程图；

图2为本发明实施例中基准时间轴示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

图1为本发明实施例提供的一种磁探测系统多传感器数据同步方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种磁探测系统多传感器数据同步方法，其中，该方法包括：

S100，对光泵磁强计输出相对输入变化磁场的响应时间T进行测定；

S102，以三轴磁通门输出数据时间(三轴磁通门输出数据高频采样时刻)作为基准时间轴，将光泵磁强计实际输出数据时刻扣除响应时间T后同步到所述基准时间轴上的对应时刻(实际敏感时刻)；

举例来讲，可以结合三轴磁通门、自动驾驶仪的输出信号特征，采用高频采样方式，以三轴磁通门输出数据时间作为基准时间轴，将扣除响应时间T后的光泵磁强计输出数据时刻同步到基准时间轴上对应时刻。

S104，基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述对应时刻的载***置和姿态信息。

通过上述技术方案，可以预先对光泵磁强计响应时间进行测定，然后可以将光泵磁强计实际输出数据时刻折算为相对基准时间轴的实际敏感时刻，规避光泵磁强计输出滞后特性；进而可以基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述实际敏感时刻的载***置和姿态信息。由此，可以消除光泵磁强计、三轴磁通门以及自驾仪(自动驾驶仪)数据采集结果时源偏差，得到当前时刻高精度总场磁场值和三轴磁场值以及载***置、姿态、速度信息。

也就是，使得不同传感器信息依靠基准时间轴进行数据对齐，消除时源偏差。

根据本发明一种实施例，基于自驾仪多个时刻的输出数据计算所述对应时刻的载***置和姿态信息包括：

基于自驾仪多个时刻的输出数据使用线性递推最小二乘法计算得到所述对应时刻的载***置和姿态信息。

图2为本发明实施例中基准时间轴示意图。

根据本发明一种实施例，所述光泵磁强计采用RS-232接口，以数字量形式输出数据。

其中，光泵磁强计实际输出数据时刻(相对基准时间轴)在图2中以纵向由上至下的实线箭头表示，P_n表示光泵磁强计最近一拍实际输出数据时刻，P_n-1表示光泵磁强计上一拍实际输出数据时刻。扣除响应时间T后，光泵磁强计实际敏感时刻(相对基准时间轴)在图2中以纵向由上至下的虚线箭头表示，R_n表示扣除响应时间T后、光泵磁强计最近一拍实际敏感时刻，R_n-1表示扣除响应时间T后、光泵磁强计上一拍实际敏感时刻。

根据本发明一种实施例，所述自驾仪采用RS-232接口，以数字量形式输出数据，所述自驾仪输出的数据包括载***置和姿态信息。

其中，自驾仪实际输出数据的时刻在图2中以纵向由下至上的实线箭头表示，An代表自驾仪最近一拍实际输出数据的时刻(相对基准时间轴)，(A_n-1、A_n-2……)表示自驾仪前几拍实际输出数据的时刻，利用载体在短时间内运动姿态变化呈线性的特性，结合前几拍(A_n-1、A_n-2……)自驾仪输出数据，即可利用线性递推最小二乘法计算出R_n时刻载***置、姿态信息(如图2中的纵向由下至上的虚线箭头a所示)。以上措施消除了三轴磁通门数据、光泵磁强计数据、自动驾驶仪数据的时源偏差，实现了多传感器间的数据同步。

根据本发明一种实施例，所述三轴磁通门采用电压模拟接口，以模拟量形式输出数据。

其中，三轴磁通门传感器输出的电压信号例如可以通过AD转换芯片进行采集转换，采集频率同时满足后端滤波器要求和同步误差要求，即直接使用最近一拍采集结果即可表征当前时刻载体磁姿态。

如图2所示，使用三轴磁通门传感器输出数据时间作为数据同步的基准时间轴，该基准时间轴如图中黑色横向箭头所示，箭头上每个刻度线代表磁通门传感器输出数据采集结果的时刻。

此外，本发明还可以利用处理器内部的硬件定时器，作为各传感器采集结果的公共时间戳。

从上述实施例可以看出，本发明上述实施例所述的方法无需依赖硬件同步信号就可以实现多传感器数据同步，实现简单、方便，同步精度了满足载体中低速运动时，多传感器磁探测需求；核心传感器基于光泵磁强计、自动驾驶仪、三轴磁通门实现，无需特殊定制，提升产品标准化程度，节省经费与研制周期。并且，采用本发明所述的方法对相关传感器进行数据同步后，数据信息时源偏差可满足精密磁异常特征提取的需求。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。