[发明专利]一种基于ROV的磁场测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于ROV的磁场测量系统，其特征在于，包括ROV模块、磁场测量模块、声学定位模块、测量杆、固定框架和固定支架；

所述磁场测量模块包括数据采集器密封舱、磁通门传感器密封舱、铯光泵探头密封舱；所述铯光泵探头密封舱通过第一卡箍固定在所述测量杆的一端，铯光泵探头密封舱内密封有铯光泵探头；所述磁通门传感器密封舱通过第二卡箍固定在测量杆的中部，磁通门传感器密封舱内密封有磁通门传感器；所述数据采集器密封舱位于所述ROV模块的上方，数据采集器密封舱通过第三卡箍与ROV模块固定在一起，数据采集器密封舱内密封有数据采集器，所述数据采集器存储磁场测量模块测量的磁场数据；

所述固定框架通过第四卡箍固定在测量杆的另一端；所述固定支架的下端与固定框架固定连接，固定支架上端与第三卡箍固定连接；ROV模块和数据采集器密封舱位于固定框架的上方，数据采集器密封舱、ROV模块和固定框架组成上、中、下三层架构；

所述声学定位模块包含声学鸟B，所述声学鸟B位于ROV模块的下方，通过第四卡箍与固定框架固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于ROV的磁场测量系统，其特征在于，所述磁通门传感器和所述铯光泵探头同时对磁场进行测量，将测量数据通过数据融合算法处理降低ROV模块对磁场测量结果的影响，提高舰船磁场测量精度。

3.根据权利要求1所述的一种基于ROV的磁场测量系统，所述声学定位模块还包括声学鸟A、声学鸟C和声学鸟定位装置；声学鸟定位装置放置在水面之上，声学鸟A、声学鸟B和声学鸟C位于声学鸟定位装置下方，在水下同一深度呈三角形排列；声学鸟定位装置控制三个声学鸟发射和接收指定频段的声波；

声学鸟A、声学鸟B和声学鸟C与声学鸟定位装置通过线缆连接；

声学鸟A和声学鸟C在水下位置固定，声学鸟B由ROV模块带动在水下三个声学鸟所在平面内移动，三个声学鸟在水下深度相同；三个声学鸟进行相互声学测距，对ROV模块定位。

4.一种应用于如权利要求1所述的磁场测量系统的多点水下声学定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搭建能对外发射磁场信号的水上平台，将声学鸟定位装置放置在水上平台；

步骤2：将声学鸟A和声学鸟C放置于水下固定位置；声学鸟A、声学鸟C和声学鸟B在水下同一深度组成三角形的三个顶点；

步骤3：在声学鸟A、声学鸟C和声学鸟B所在的三角形平面构建平面直角坐标系，设定声学鸟A和声学鸟C的坐标分别固定为(X_A,Y_A)和(X_C,Y_C)；声学鸟B的坐标为(X_B,Y_B)，声学鸟B由ROV模块带动在水下三个声学鸟所在平面内移动；

步骤4：在t＝t₀时刻，声学鸟A、声学鸟B和声学鸟C受声学鸟定位装置控制同时发射短时宽声波，其中声学鸟A发射a频段声波，声学鸟B发射b频段声波，声学鸟C发射c频段声波；在t₀后的t_ba时刻和t_ca时刻，声学鸟B和声学鸟C分别接收到声学鸟A发来的a频段声波；在t₀后的t_ab时刻和t_cb时刻，声学鸟A和声学鸟C分别接收到声学鸟B发来的b频段声波；在t₀后的t_ac时刻和t_bc时刻，声学鸟A和声学鸟B分别接收到声学鸟C发来的c频段声波；

步骤5：设声波在水中的传播速度为定值v，声学鸟A与声学鸟B之间的距离R_AB通过下面公式计算：

L_AB＝v(t_ab-t₀)                                                     (1)

L_BA＝v(t_ba-t₀)                                                     (2)

声学鸟A与声学鸟C之间的距离R_AC通过下面公式计算：

L_AC＝v(t_ac-t₀)                                                     (4)

L_CA＝v(t_ca-t₀)                                                     (5)

声学鸟B与声学鸟C之间的距离R_BC通过下面公式计算：

L_BC＝v(t_bc-t₀)                                                      (7)

L_CB＝v(t_cb-t₀)                                                     (8)

步骤6：声学鸟B的坐标(X_B,Y_B)求解下式计算：

由此得到ROV模块的坐标位置，通过操纵ROV模块在水下指定平面进行点阵列式测量，能够获得水上平台在水下指定深度的平面阵列式磁场信息；

步骤7：调整声学鸟A、声学鸟B和声学鸟C在水下的深度，能够获得水上平台在水下不同深度的平面阵列式磁场信息。

5.根据权利要求4所述的一种多点水下声学定位方法，其特征在于，步骤2中将声学鸟A和声学鸟C在水下放置于水上平台同一侧的固定位置。