CN109597133B - 用于矢量分量数据采集的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请案涉及用于矢量分量数据采集的设备及方法。本公开的方面可通过将矢量分量传感器安装在由球形轴承支撑的底部加重的仪器平台上来降低运动噪声。提供一种用于数据采集的设备。所述设备包含：基座组合件；球形轴承，其安装到所述基座组合件；及仪器平台，其具有固定到其的至少一个矢量分量传感器。所述仪器平台安装在所述球形轴承上且由所述球形轴承支撑。所述球形轴承将所述仪器平台耦合到所述基座组合件且允许所述仪器平台在一定倾斜角范围内自由地进行角旋转。所述仪器平台是底部加重的，因为其具有安置在其旋转中心下方的质心。所述设备可包含控制器，所述控制器接收及/或存储来自所述至少一个传感器的数据。

Description

用于矢量分量数据采集的设备及方法

技术领域

本公开涉及采集矢量分量数据。更特定来说，本公开涉及从移动载体采集数据。

背景技术

电磁(EM)勘测系统检测从地球散射的电磁场，且广泛用于绘制其电性质，主要是其电导率的变动，以及对极化率、电容率及磁导率的敏感度。某些电性质可能与不同地质特征相关联，因此电磁勘测数据可用来推断各种商品(例如石油、矿物及地下水)的存在或可能性。

电磁勘测系统通常对地面中准静态时变电流的存在作出响应。可通过使用磁场传感器测量由此电流建立的磁场的时变性来推断地球的电性质。时变场可在受控源的情况下由本地发射器天线建立，或在自然源系统的情况下由环境地磁场建立。

当正采集数据时，移动电磁勘测系统可使用移动载体来输送及支撑磁场传感器。在移动电磁勘测系统中，载体可包括可从拖曳缆索悬挂在飞机下方的拖曳吊舱(或探测器)。流行的多种航空电磁(AEM)勘探系统通常使用30米到90米长的拖曳缆索将吊舱拖曳在直升机下方。AEM勘测通常经配置以覆盖具有以固定横向间隔分离的平行飞行路线的区域。

为检测深地质特征的存在，采集低频率EM数据是有利的。目前，AEM系统通常限于采集频率为20Hz到25Hz及以上的数据。采集亚25Hz范围中的数据将允许检测当今AEM系统可能无法检测的地质特征。在亚25Hz频带中，来自EM系统检测到的电导率变动的磁场强度通常与频率成比例。随着电磁系统的采集频率降低，从那些电导率变动散射的磁场变弱。为检测地球深层结构的电导率变动，可能需要picoTesla磁场敏感度。

电磁勘测系统通常使用矢量分量传感器检测EM场。可使用多种矢量分量磁(EM)传感器来进行电磁场测量，包含搜索线圈、反馈线圈、超导量子干涉元件、光纤及磁通门磁力计。在使用线圈检测磁场的情况下，根据法拉第定律，来自线圈的EMF输出随着频率减小而成比例地变弱，且因此可能需要更大传感器线圈来补偿在低频率下减小的敏感度。电磁传感器可为“DC耦合”(对稳态场敏感)或“AC耦合”(对稳态场不敏感)。

EM勘测系统不同于磁勘测系统，其测量地球的静磁场。磁勘测系统通常涉及测量通常由磁导率变动造成的地球静磁场变动。时变场可比静场小几个量级，通常小数百万。因此，进行高品质电磁测量需要在测量期间限制矢量分量EM传感器在静磁场中的旋转运动。当采集较低频率电磁数据时，应限制此旋转运动的持续时间增加。在低频率下，矢量分量EM传感器的旋转稳定性通常变为极为重要的考虑因素。由矢量分量磁传感器在地球的背景静磁场中旋转所造成的电磁测量中的噪声可称为运动噪声。

地球的静磁场强度具有约50,000,000pT的量级。为将运动噪声限于1pT，可能需要在测量期间将旋转变化限于约1/50,000,000弧度。为将运动噪声限于10pT，可能需要将旋转变化限于约1/5,000,000弧度。如果场在低于用来测量所感测矢量场数据的采集频带的频率下改变，那么可认为场是基本静态的。

可从以下运动噪声等式计算旋转运动噪声。对于指向由单位矢量m描述的方向的矢量分量线圈传感器，旋转噪声Nc可写为

Nc＝m·(ωx B)，

其中ω表示线圈传感器相对于地球静场B的角速度。此关系由Dodds在专利WO2013/170340A1中描述。对于具有偶极矩m的矢量磁力计，旋转噪声Nm为

Nm＝m·(ΔΘx B)，

其中ΔΘ表示在测量间隔期间磁力计相对于地球静磁场的定向的角变化。

为方便起见，定向角变化或角速度可称为“角运动”，且由于在存在地球背景场的情况下矢量分量传感器的角运动所得的信号称为“运动噪声”。除磁场之外，也可针对其它场实体类似地定义运动噪声，且类似运动噪声等式可应用于检测小时变场(其中存在传感器移动所在的相对较大背景场)的矢量分量传感器。当背景矢量场叠加在作为测量主体的较小时变矢量场上时，可能存在运动噪声，其中由安装在遭受角运动的移动平台上的共同矢量分量传感器检测两个矢量场，且其中由安装其的仪器平台的定向设定传感器的检测轴。一般来说，接着，来自背景场F中的矢量分量传感器的角运动A的运动噪声 N可写为：

N＝m·(A x F)。

运动噪声不同于指向误差效应。当检测从源沿特定方向通过指向其的孔隙的辐射场时，通常发生指向误差效应。孔隙通常选择来自特定位置的信号，且与相同频带中的背景场相比，改善了来自源的信号强度。在运动噪声的情况下，传感器通常对源方向不敏感，且孔隙通常无用。

例如，当使用矢量分量传感器测量准静态或势场或其场梯度时，可能发生运动噪声。在这些情况下，运动噪声对源方向不敏感。在准静态EM及重力测量中，例如，矢量传感器可用来在存在大得多的静态或基本静态的背景场的情况下检测来自源的信号。矢量分量传感器在背景场中的角运动致使矢量测量对背景场敏感，且这就是运动噪声的成因。因此，运动噪声不同于对源方向敏感的指向误差。

应对指向误差效应的解决方案通常不同于应对运动噪声效应的解决方案。指向误差通常涉及在与仪器平台的运动不同且完全分离的频带中采集聚焦辐射场，其中可能存在或可能不存在大量背景场。应对运动噪声的解决方案涉及采集与仪器移动的频带重叠且必需存在背景场的矢量分量场。因此，指向误差涉及在采集期间维持方向，且可存在于标量(振幅)测量中。运动噪声涉及在所需矢量测量的采集带宽内限制角运动，且根据定义，当进行标量(振幅)测量时无法存在。

控制运动噪声的问题不是航空电磁系统所特有的，且发生在航空重力测量领域。如在航空电磁测量的情况下，可在存在大得多的基本静态背景场的情况下测量所感测矢量场中的极小时变变化。在重力场中，由随着重力系统从一个地方移动到另一地方而测量的地球地壳中的密度变动造成的重力加速度存在小时变变化。同样，当存在背景梯度场时，运动噪声可能存在于梯度测量中。

例如通常用于摄像机、惯性或重力梯度计应用的用于旋转隔离的仪器平台的其它设计不能满足电磁感测系统的操作要求且不适于高分辨率电磁数据采集。电磁测量要求可包含低电磁噪声环境。在EM采集系统中，具有低磁导率及极低振动噪声的高电阻组件可为优选的。

以引用方式并入本文中的第2011/0175604号美国专利申请公开案(Polzer等人)教导一种用于从移动载体采集低频率EM数据的方法。Polzer教导了由球形空气轴承支撑的中心平衡式仪器平台上的EM传感器。

以引用方式并入本文中的第WO 2015/103608A1号国际PCT专利申请公开案(Meyer等人)在“Gravity Gradiometer System with Spherical Air Bearing Based Platform”中教导了安装在空气轴承上的中心平衡式仪器平台。Meyer教导了以致动器及弹簧扩增中心平衡式仪器平台以控制所述平台的运动范围。然而，虽然这些定向稳定装置可具有限制运动范围的优点，但其可能为运动噪声可借以从载体发射到安装在仪器平台上的传感器的矢量。

此些常规定向稳定装置可能引入振动噪声或力矩源，这可能降低数据的品质。可能由此些定向稳定系统引入的运动噪声可能污染高精度电磁测量，且可能难以预测及去除。因此，定向稳定甚至可能破坏通过使仪器平台中心平衡可实现的运动学优势。

因此，用于从移动载体、尤其是在亚25Hz频带中采集低噪声、高带宽矢量分量地球物理数据及尤其是矢量分量磁场数据(“EM勘测数据”)的改善的方法及系统。

发明内容

本公开提供用于从移动载体采集电磁勘测数据的方法及设备。本文中所公开的一些实施例可允许采集具有低运动噪声的电磁勘测数据。本文中所公开的设备可部署在移动或静止载体中以采集空中、地面及海上或海下的EM数据。静止载体可归因于振动而移动。实施例不仅仅限于电磁勘测数据采集。本文中所描述的方法及设备还可适于在需要降低矢量分量场传感器中的角运动或运动噪声的其它应用中实施。

本公开的一些方面可允许通过将一或多个矢量分量EM传感器安装在底部加重的仪器平台上来采集具有低运动噪声的电磁数据。仪器平台可在支撑其重量的球形轴承上平衡。如此做，仪器平台可在带宽内与载体的运动基本去耦。

根据一个方面，提供一种用于矢量分量数据采集的设备，其包括：基座组合件；球形轴承，其安装到所述基座组合件；仪器平台，其具有固定到其的至少一个矢量分量传感器，所述仪器平台安装在所述球形轴承上且由所述球形轴承支撑，所述球形轴承由此将所述仪器平台耦合到所述基座组合件且允许所述仪器平台在一定倾斜角范围内绕所述球形轴承自由地进行角旋转，使得所述仪器平台具有旋转中心；其中所述仪器平台具有安置在所述旋转中心下方的质心。

在一些实施例中，所述仪器平台经配置以绕所述旋转中心摆动，使得所述至少一个矢量分量传感器的采集频带内的运动噪声受到抑制。

在一些实施例中，所述仪器平台具有自然摆动频率，所述自然摆动频率低于所述至少一个矢量分量传感器的采集频带的最低频率。

在一些实施例中，所述仪器平台是刚性的。

在一些实施例中，所述设备进一步包括载体，所述基座组合件耦合到所述载体。

在一些实施例中，所述载体包括拖曳架及将所述基座组合件耦合到所述拖曳架的连杆。

在一些实施例中，所述载体是经配置以由航空载具拖曳的航空载体。

在一些实施例中，所述球形轴承是空气轴承。

在一些实施例中，所述球形轴承包括所述基座组合件与所述仪器平台之间的唯一机械耦合件。

在一些实施例中，所述至少一个矢量分量传感器包括三个独立定向的矢量分量传感器。

在一些实施例中，所述设备进一步包括控制器，所述控制器包括处理器及存储器，其中所述控制器从所述至少一个传感器接收数据。

在一些实施例中，所述控制器存储所述所接收数据。

在一些实施例中，所述设备进一步包括无线通信构件，其中所述控制器致使所述无线通信构件发射所述所接收数据以存储在数据库中。

在一些实施例中，所述基座组合件包括底座，所述球形轴承安装到所述底座。

在一些实施例中，所述底座包括从所述基座组合件向上安置的柱。

在一些实施例中，所述至少一个矢量分量传感器包括以下中的至少一者：至少一个电磁传感器；至少一个重力传感器。

在一些实施例中，所述至少一个矢量分量传感器包括至少一个梯度计传感器。

在一些实施例中，所述仪器平台包括面向下裙部，所述面向下裙部绕所述球形轴承及基座组合件提供间隙，以允许所述仪器平台在所述倾斜角范围内进行一定范围的倾斜旋转。

在一些实施例中，所述设备进一步包括：扶正系统；及角运动测量系统，其中所述扶正系统依据由所述角运动测量系统测量的角运动将扶正力矩施加到所述仪器平台以致使其绕所述球形轴承旋转。

在一些实施例中，所述扶正系统包括以下中的一者：多个推进器，其安置在所述仪器平台上，所述推进器施加所述扶正力矩；及多个可移动质量组合件，其安置在所述仪器平台上，所述可移动质量组合件施加所述扶正力矩。

在一些实施例中，所述扶正力矩经施加以执行以下操作中的至少一者：将所述底部加重的仪器平台定向为朝向其基本竖直的主轴；及降低角速度。

在一些实施例中，所述设备进一步包括安置在所述仪器平台上的加速度计，所述加速度计测量加速度数据，且其中所述控制器经配置以：接收所述加速度数据；依据所述加速度数据估计摇动噪声；及从自所述至少一个矢量分量传感器采集的数据减去摇动噪声。

根据另一方面，一种用于从移动仪器平台采集矢量分量数据的方法，所述移动仪器平台具有固定到其的至少一个矢量分量传感器，所述方法包括：使设备移动，所述设备包括：基座组合件；球形轴承，其安装到所述基座组合件；及所述仪器平台，所述仪器平台安装在所述球形轴承上且由所述球形轴承支撑，所述球形轴承由此将所述仪器平台耦合到所述基座组合件且允许所述仪器平台在一定倾斜角范围内绕所述球形轴承自由地进行角旋转，使得所述仪器平台具有旋转中心，所述仪器平台具有安置在所述旋转中心下方的质心；及在使所述设备移动期间，使用所述至少一个矢量分量传感器采集矢量分量数据。

在一些实施例中，所述设备进一步包括载体，所述基座组合件耦合到所述载体，且使所述设备移动包括拖曳所述载体。

在一些实施例中，所述仪器平台经配置以绕所述旋转中心摆动，使得所述至少一个矢量分量传感器的采集频带内的运动噪声受到抑制。

在审阅特定实施例的下文描述之后，本公开的其它方面及特征将变得对所属领域的一般技术人员显而易见。

附图说明

现将参考附图更详细地描述本公开的方面及实施例，其中：

图1A是根据一些实施例的用于数据采集的设备的透视图，其中展示部分切除的载体壳；

图1B是图1A的设备的正视横截面图；

图1C是图1A及1B的设备的仪器平台、球形轴承及基座组合件的部分分解横截面图。

图1D是图1A及1B的设备的透视图；

图2是根据一些实施例的设备的组件的框图；

图3是根据一些实施例的底部加重的仪器平台的示意说明；

图4A是说明摇动噪声生成的图表；

图4B是说明摇动噪声对测量的影响的图表；

图5A到5D展示根据一些实施例的球形轴承的各种示范性配置；

图6A是根据一些实施例的实例扶正系统的透视图；

图6B是根据一些实施例的另一实例扶正系统的透视图；

图7是根据一些实施例的用于数据采集的设备的横截面侧视图；

图8是根据另一实施例的通过球形轴承安装在柱上的实例仪器平台的部分剖面侧视图；

图9是图8的仪器平台及柱的侧视图；

图10是图8的球形轴承及柱的分解透视图；

图11是展示一个实例实施例的依据频率变化的运动噪声及地磁谱的图表；

图12是根据一些实施例的传感器及控制器系统的框图；

图13是根据一些实施例的用于从移动仪器平台采集数据的方法的流程图，所述移动仪器平台具有固定到其的至少一个矢量分量传感器；且

图14是根据一些实施例的用于校正摇动噪声的实例方法的流程图。

具体实施方式

为控制运动噪声，需要将传感器的角运动与载体的角运动及振动隔离。为此目的，常规航空电磁系统采用松紧绳悬架。其通常不能实现在低于20Hz到25Hz的频率下将运动噪声降低到可接受水平所需的高度稳定性。本文中所公开的方法及系统可尤其适于 1Hz到25Hz范围内的航空电磁勘测。

根据本公开的各个实施例，公开一种用于采集电磁数据的电磁勘测设备，其可降低运动噪声。本文中所公开的设备可由载具拖曳或以其它方式移动以采集地球物理勘测数据。本文中所描述的特定实施例涉及可由航空载具拖曳的航空设备。然而，应理解，本公开的实施例不限于航空环境中使用的移动载体。本文中所论述的概念可应用于需要降低运动噪声的其它环境中。例如，使设备移动的载具可为汽车、卡车、火车、船等。在其它应用中，设备可不被载具主动移动且可基本静止。

根据一些方面，提供一种包含基座组合件的设备，所述基座组合件支撑球形轴承，所述球形轴承又支撑仪器平台。仪器平台是底部加重的且支撑矢量分量传感器。换句话说，用于至少一个矢量分量传感器的仪器平台的质心位于由球形轴承提供的旋转中心下方。通过此布置，仪器平台可绕球形轴承摆动。此摆动运动可具有低于至少一个EM传感器的采集频带的最低频率或至少低于采集频带的部分的频率。如果摆动运动具有低于采集频带的至少部分的频率，那么可在那个频带中至少部分地抑制或减轻运动噪声。通过适当地选择仪器平台的惯性参数，可在传感器的采集频带中显著降低运动噪声。

在一些实施例中，仪器平台的自然摆动频率可具有长于1秒且短于1000秒的周期。航空电磁勘测可包含此设备，其具有底部加重的仪器平台及基座组合件，由外壳内的拖曳架支撑。然而，如上所述，所述设备还可经配置用于非航空数据采集系统。

图1A是根据一些实施例的AEM数据采集设备100的部分剖面透视图。实例设备 100经配置用于航空数据采集，但实施例不限于航空系统。实例设备100包含：载体101，其包括载体壳102及安装在载体壳102内的拖曳架104；基座组合件106，其通过连杆 105耦合到拖曳架104(在此实例中包括图1B中更详细地展示的缆索隔离系统123)；球形轴承110(图1B中所展示)，其位于基座组合件上；及仪器平台108，其安装在球形轴承110上。在此实例中，仪器平台108具有固定到其的矢量分量EM传感器146。

在一些实施例中，省略载体101(包含载体壳102及拖曳架104)及连杆105。在其它实施例中，设备可简单地包括基座组合件及通过球形轴承耦合到基座组合件的仪器平台。设备可与不同载体一起使用或可单独使用。例如，设备可在拖车上拖曳。在其它实施例中，设备可安装或悬挂在载具本身内。在又其它实施例中，设备可安装在基本静止的位置(例如，在平台或建筑物上)，其中可能仍存在随时间变化的小运动及/或慢动作。

图1A中的载体101是移动载体，因为其经配置以由飞机或其它航空载具拖曳。本文中的术语“移动载体”不意味着载体总是在移动，而是载体可经配置用于移动数据采集。例如，在其它实施例中，可使用其它移动载体，例如拖车、拖曳平台或用于将载体耦合到载具的其它构件。

实施例不限于设备由载具主动移动。在一些应用中，甚至当设备基本静止时，在地面、结构或建筑物中自然发生的移动可例如在采集频带内造成运动噪声。在此些情况下，球形轴承上的底部加重的仪器平台可降低此运动噪声。

当经配置以供航空使用时，载体壳(或吊舱壳)102通常可为泪滴形的，具有球状、圆形前端114及锥形尾部116，如所说明。载体壳102可为防风雨的。泪滴形状可为适于航空感测的空气动力学形状，但可使用其它形状。部分切除载体壳102以展示拖曳架 104、基座组合件106及仪器平台108。尾端116附近的鳍片151可在飞行中提供一定稳定性。作为实例提供载体壳102，且应理解，其它壳形状及布置可用于航空载体。当使用载体时，实施例不限于特定形状的载体壳102。

图1A中的拖曳架104包含基座支撑环118及上支撑环120。分离拖曳轴122a(图 1B)及122b沿相反方向延伸远离基座支撑环且向外延伸通过载体壳。缆索103(图1B中所展示)可将设备100的轴122a及122b附接到航空载具(未展示)。例如，上支撑环120 具有大致为基座支撑环118的一半的直径。在此实例中，上支撑环120从基座支撑环118 向上移位达大致等于其直径的距离。上支撑环120及基座支撑环118通过大致半球形的单体式壳119互连。轴122a及122b可枢转地连接到载体壳102，且拖曳架104具有允许拖曳架104在载体中绕延伸通过分离拖曳轴的水平轴121相对旋转的大小及形状。作为实例提供拖曳架104，且应理解，可使用其它结构以将基座组合件(例如基座组合件 106)耦合到载体(例如载体101)。例如，在又一实施例中，基座组合件可通过一或多个缆索悬挂在位于载体壳顶部处或附近的锚点或支架上。在其它实施例中，基座组合件106 可直接耦合到轴122a及122b。实施例不限于拖曳架104的实例结构。

尽管图1A中未展示，但在此实例实施例中，缆索隔离系统123(图1B中展示)在基座组合件106到拖曳架104之间形成连杆105。作为实例展示拖曳架104的结构，且在其它实施例中可使用其它拖曳架或组合件结构。例如，Polzer等人在第2015/0034795号及第2011/0175604号美国专利申请公开案中公开其它合适拖曳架结构，所述美国专利申请公开案以引用方式并入本文中。

在此实例中，基座组合件106包括上环形边缘126及下基座128，其中间隔开的肋状物130在上环形边缘126与下基座128之间延伸。肋状物130将基座128及上边缘126 互连。肋状物130各自附接到上边缘126。肋状物130向下延伸，最初向外延伸，且接着向内弯曲以在基座128处汇合。在此实例中，六个肋状物130绕上边缘126均匀地间隔开。因此，邻近肋状物130相对于彼此成约60度的角。其它实施例可使用不同基座组合件结构，且可包含更多或更少肋状物。

图1B是图1A的设备100的正视横截面图。在此实例中，拖曳架104与基座组合件106之间的连杆105是缆索隔离系统123，且仅是一种可能性。然而，应理解，还可使用其它连杆结构。例如，参见Polzer等人在第2011/0175604号美国专利申请公开案中所描述的振动隔离阻尼器系统，所述美国专利申请公开案以引用方式并入本文中。

缆索隔离系统123包括多个气动缆索隔离器132a及132b，每一肋状物130一个。每一缆索隔离器132a及132b附接到拖曳架104的内部且与基座组合件106的对应肋状物130对准。在此实例中，总共存在六个缆索隔离器132a及132b(每一肋状物130一个)。每一缆索隔离器132a及132b呈如Polzer等人在第2015/0034795号美国专利申请公开案中所公开的气动气缸轴承的形式。每一缆索隔离器132a及132b包括支撑在盒134a或 134b中的一对空气活塞(未展示)。在此实例中，所述空气活塞的末端终止于共同横向部件(未展示)上。每一缆索隔离器132a及132b进一步包含相应滑轮136a或136b及缆索 138a或138b。每一缆索138a及138b附接到相应盒134a或134b且穿过相应滑轮136a 或136b以支撑基座组合件106的重量。缆索138a及138b各自终止于对应肋状物130 的末端142处的相应固定件140处。

在此实例中，布置三个缆索隔离器132a，其中缆索138a从盒134a的下端143延伸，使得缆索138a沿部分横向方向延伸到对应肋状物130。布置另外三个缆索隔离器，其中缆索138b从盒134b的上端145延伸，使得缆索138b沿基本竖直的方向向下延伸到其对应肋状物130，如所展示。

图1A中所展示的环形边缘126在图1B中使用点画线展示为透明，使得球形轴承110是可见的。绕边缘126移动的缆索隔离器132a及132b以交替方式布置，使得连接到竖直对准的缆索138b的每一肋状物130邻近于具有部分横向缆索138a的两个肋状物 130，且反之亦然。图1A中还展示说明缆索138a及138b的位置的虚线。盒134a及134b 的空气活塞可阻止载体101在基座组合件106上振动。在此实施例中，每一竖直支撑的缆索隔离器132b沿水平方向在相邻横向支撑的缆索隔离器132a之间等距地隔开。由此，可通过缆索隔离器132a及132b阻止载体壳102及拖曳架104的竖直及水平振动。

参考图1B，基座组合件106包括底座144，底座144从基座128向上延伸以经由球形轴承110支撑仪器平台108。肋状物130在底部加固底座144，底座144从肋状物130 的汇合点竖直升高以支撑仪器平台108所在的球形轴承110。在此实施例中，底座呈柱的形式，但在其它实施例中，可使用其它底座结构。本文中所使用的术语“底座”不要求底座从基座结构向上延伸。例如，底座可包括至少部分水平地或成角地延伸的一或多个臂。底座可为适于支撑球形轴承及仪器平台的任何结构。

多个肋状物130一起形成腔体以在其中部分地收纳仪器平台108且允许仪器平台108绕球形轴承110旋转而不与腔体侧碰撞，如图1B中最佳展示。在此实例中，肋状物 130在结构上由任选面板131支撑。

在此实例中，仪器平台108是刚性的，且固持多个矢量分量传感器146。仪器平台108可为“刚性的”，因为与仪器平台108的变形相关联的运动噪声相对于其它运动噪声是小的。传感器146可为电磁(EM)矢量分量传感器。在一些实施例中，传感器146可包括三个或更多个传感器。例如，矢量分量传感器146可包含三个独立定向的矢量分量传感器。一些实施例可包含四个或更多个传感器。实施例不限于特定数目或布置的矢量分量传感器。仪器平台108是底部加重的，使得其重心低于其绕球形轴承的旋转中心。

在替代实施例中，球形轴承可直接附连到载体101或由载体101直接支撑。在一些实施例中，基座组合件可为载体的部分或并入到载体中。例如，在一些实施例中，球形轴承可安装到载体、载体的部分，由此用作基座组合件。

在一些实施例中，球形轴承110在载体内的支撑可包括第2011/0175604号美国专利申请公开案(Polzer等人)中所公开的特征。

在一些实施例中，载体101与基座组合件106之间的连杆不是缆索隔离系统。在一些实施例中，连杆可包括Polzer等人在第2013/0200248(A1)号美国专利申请公开案中所公开的气动振动阻尼及相关联系统，所述美国专利申请公开案的内容以引用方式并入本文中。压缩空气可从安装在拖曳缆索上的空气供应泵供应且通过安装在拖曳缆索上的空气供应管馈送到载体中。

载体101可通过配置其重量分布而稳定以用于航空拖曳，使得轴121下方的载体及其内容物的重量大于轴121上方的重量。

当通过航空载具提升载体101时，重量由其轴122a及122b承载。载体壳102可绕轴121枢转，且可不将力矩施加到内部系统，这可维持其大致直立的定向。当载具开始向前移动时，载体壳102周围的气流可致使所述载体壳绕水平轴121旋转。因为载体壳枢转地连接到轴122a及122b，所以任何此类旋转可与拖曳架104基本去耦，且因此与其支撑的仪器平台108去耦。

图1C是根据一些实施例的隔离的基座组合件106、球形空气轴承110及仪器平台108的横截面分解图。图1A中所展示的环形边缘126在图1C中使用点画线展示为透明，使得球形轴承110是可见的。在此实例中，仪器平台108具有下部部分152，下部部分 152包括中空锥体(其可为截头锥体)157，其中上内顶点153接合到球形空气轴承110且支撑在球形空气轴承110上。仪器平台108还具有上部部分154，上部部分154包括圆柱形部分或杆159，圆柱形部分或杆159从锥体157向上延伸，超过顶点153且进入由拖曳架104形成的面向下半球形腔体(图1A及1B中所展示)。仪器平台的主轴156延伸通过锥体157及杆159。球形轴承110提供仪器平台的主轴156的低摩擦或几乎无摩擦的旋转(称为“枢转”或“滚动及俯仰”)以及平台绕其主轴156的旋转(称为“旋转”或“横偏”)。在一些实施例中，球形轴承110是基座组合件106与仪器平台108之间的唯一机械耦合件。

基座组合件106包含主基座部分155(包括肋状物130、基座128及边缘126)及呈柱形式的底座144，底座144牢固地附连到主基座部分155且从主基座部分155向上延伸。基座组合件106的肋状物130经定大小且经成角以适应仪器平台108在球形空气轴承110 上的10度到30度的滚动及俯仰范围。

实施例不限于图1A及1B中所展示的基座组合件106的特定实例结构。例如，在另一实施例中，基座组合件可简单地包括其上具有用于支撑球形轴承及仪器平台的底座的块。可使用用于支撑球形轴承及仪器平台的任何合适结构。

在此实施例中，球形轴承110包含附接到仪器平台108的突出圆形部分158及附接到底座144的支座160。突出部分158与支座160配合以允许低摩擦或几乎无摩擦的旋转。

在图1B中，仪器平台108上还展示任选扶正系统650(下文参考图6B更详细地论述)。

图1C中还展示屏蔽电子设备室170，其在一些实施例中可容置高精度三分量加速度计164或电噪声组件。

图1D是载体101及缆索103的透视图。载体101通过附接到飞机(未展示)的拖曳缆索103从任一侧悬挂。拖曳缆索103可分离以形成具有倒“Y”形状的一对拖曳缆索，其中倒“Y”的双叉附连到载体101的相对侧。在此实施例中，拖曳缆索103的末端附连到刚性拖曳臂125，刚性拖曳臂125通过轴122a及122b将支撑力固定地传递到拖曳架104(图1A及1B中所展示)及载体壳102。在其它实施例中，拖曳缆索103可直接附接或以其它方式支撑拖曳架及载体壳。可使用将载体101连接到载具的任何合适方法。

着陆支撑脚150在其着陆在地面上时承载载体的重量。当载体着陆时，拖曳缆索103 是松弛的且可放在地面上。图1B说明载体可为航空载体且由拖曳缆索支撑的情况的拖曳缆索配置。

在图1A到1D中所展示的设备100中，由球形轴承110提供的旋转中心高于仪器平台108的质心，使得仪器平台是“底部加重”的。

图2是说明图1A到1D的设备100的结构支撑布置的框图。图2中的箭头202a到 202f指示支撑力的方向。包含图1A中所展示的载体壳102及拖曳架104的载体101可通过拖曳缆索103从载具(未展示)拖曳。载体101经由连杆105支撑其中的基座组合件 106。更具体地说，在图1A到1D的实例中，载体101的拖曳架104经由连杆105支撑基座组合件。在图1A到1D中所展示的设备100中，连杆105包括图1B中所展示的缆索隔离系统123。然而，可使用其它连杆系统。基座组合件106支撑球形轴承110，球形轴承110又支撑底部加重的仪器平台108。

在一些实施例中(例如重力测量系统)，基座组合件可包括3轴运动补偿平台。例如，此些系统可安装在飞机上。

仪器平台108可包括格子或桁架、片状或板状表面、或其组合。

如上所述，至少一个矢量分量传感器146固定到仪器平台108。在此实施例中，至少一个传感器146包含一或多个矢量分量EM传感器。EM传感器可为或可不为梯度计型EM传感器。虽然本文中所描述的实例提及EM传感器，但应理解，实施例不限于与 EM传感器一起使用，且在其它实施例中，其它类型的矢量组件传感器可安装在仪器平台上。在其它实施例中，传感器146可包含一或多个重力传感器，其可为或可不为梯度计型重力传感器。也可使用其它类型的梯度计矢量分量传感器。实施例不限于采集特定数据类型。

实施例不限于图1A到1C中所展示的特定实例结构。例如，仪器平台可具有多种不同形式。在一些实施例中，仪器平台是基本扁圆形的。例如，仪器平台可为大致盘形的。如果是扁圆形，那么仪器平台的远端部分可从球形轴承横向延伸。在其它实施例中，仪器平台是基本扁长形的。在此情况下，仪器平台的远端部分可基本位于球形轴承上方及下方。

仪器平台可包括用于安装用来采集EM勘测数据的一或多个EM传感器的结构，且可承载数据采集及后续处理所必需的电子设备及辅助传感器。在一些实施例中，仪器平台是刚性的。仪器平台可具有高惯性矩。球形轴承可为基座组合件与仪器平台之间的唯一接触点。仪器平台在球形轴承上绕单个点(即“旋转中心”)旋转。

如果未达到仪器平台绕球形轴承的角运动的极限，那么可连续地采集EM传感器数据。以此方式，安装在仪器平台上的至少一个EM传感器可与载体的振动运动基本去耦，仪器平台可绕载体俯仰及滚动。

图3是根据一些实施例的实例仪器平台300的侧视示意图。图3中所展示的矩形轮廓不意味着必需表示仪器平台300的实际形状。实际上，图3仅用来说明仪器平台300 的底部加重性质。例如，图3中的仪器平台300可具有图1A到1C中所展示的仪器平台 108的结构及形状。

仪器平台300具有质心304及旋转中心306。旋转中心306是仪器平台300在被安装时将绕球形轴承(例如图1C中的球形轴承110)旋转的点。图3展示仪器平台300的质心304与旋转中心306之间的关系。更具体地说，仪器平台300是底部加重的。在底部加重的仪器平台300中，质心304安置在旋转中心306下方，其中支撑件由球形轴承(未展示)提供。仪器平台300的主轴308可被限定为延伸通过旋转中心306及质心304的轴。根据一些实施例，仪器平台300包括位于旋转中心306上方的上部部分310及位于旋转中心306下方的下部部分312。

图3的示意图不意味着表示仪器平台300的实际形状，而是说明质心304与旋转中心306的关系。仪器平台的实际形状300可变动。上部部分310可例如呈杆的形式，且下部部分可为大致圆锥形的。其它形状(扁圆形、扁长形等)也是可能的。仪器平台的底部加重可以各种方式实现。例如，下部部分312及上部部分310的尺寸、材料及形状可经设计以提供底部加重。例如，与中心加重的仪器平台(其中质心与旋转中心共位)相比，仪器平台300的下部部分312可更大、由更重材料制成、更厚、或以其它方式加重以提供质心更低的仪器平台300。实施例不限于对仪器平台进行底部加重的任何特定方法。

当仪器平台300不运动时，仪器平台300可平衡，其中其主轴308竖直。

作用在底部加重的仪器平台300上的力可产生失衡力矩，因为质心304偏离旋转中心306。失衡力矩可包括重力恢复力矩以及起因于由载体运动造成的球形轴承的振动的“运动力矩”。摆动运动噪声可起因于由重力恢复力矩造成的仪器平台的周期性运动。摇动运动噪声可起因于由载体振动造成的球形轴承的加速度。当这些加速度垂直于主轴 308时，力矩可作用在仪器平台300上，从而致使其旋转且引发角运动。摆动运动噪声及摇动运动噪声统称为失衡噪声。尽管底部加重可能造成失衡噪声，但大量失衡噪声可从EM数据去除，或可具有如此低的振幅以致无关紧要。

当仪器平台300处于直立位置且其质心304位于旋转中心306正下方时，重力将通过旋转中心起作用，且将缺失重力恢复力矩。

当仪器平台倾斜时，重力恢复力矩可在其倾斜或旋转远离直立位置时抵抗其旋转运动。重力恢复力矩可防止或延迟仪器平台达到其绕旋转中心的旋转范围的极限。

底部加重可将采集时间延长到超过可从中心平衡式仪器平台(可能不具有系绳、致动器或其它主动定向控制系统及那些系统可能造成的噪声)获得的采集时间。

可依据仪器平台300的惯性性质预测摆动噪声及摇动运动噪声的特性。仪器平台300 可由绕水平轴及主(或竖直)轴308的惯性矩Ih及Iz、质量m、及质心304与旋转中心306之间的距离L来表征，仪器平台300绕旋转中心304旋转。由于质心位于旋转中心下方，所以仪器平台可在球形轴承上以自然频率F＝1/(2*pi)*sqrt((m*g*L)/Ih)自由地摆动。通过使用适当低的失衡度(m*L)及高惯性矩Ih，仪器平台300的摆动运动噪声的自然频率可能远低于EM传感器的采集频带。因此，仪器平台可经配置以具有抑制仪器平台上的(若干)矢量分量传感器的采集频带内的运动噪声的摆动频率。在此上下文中，动词“抑制”不意味着必需消除或忽略运动噪声，而是通过底部加重的平台减少或降低底部加重的仪器平台的运动噪声。

图4A及4B分别是展示可如何产生摇动噪声及其可如何显现的图表400及410。对于垂直于主轴(例如图3中的主轴308)的振幅a0及频率f的谐波加速度，时间相依性可由a0*sin(2*pi*f*t)指定。谐波摇动噪声可由加速度a0与摇动噪声传递函数W的乘积给出，可写为W＝a0*Wt，其中Wt＝m*L/(4*Ih*pi^2*f^2)。图4A的图表400展示作为加速度与摇动噪声传递函数的乘积的摇动噪声。展示航空载体的典型加速度谱的形状。与加速度本身相比，图4A中所绘制的摇动噪声具有随着频率增加而明显更陡峭的衰减。

图4B的图表410展示摇动及摆动噪声可如何影响所测量EM数据。需要以浅灰色展示的特定测量频带内的EM数据。即使在无振动且静止的环境中，EM系统也会具有由电子设备及其它源造成的噪声底限。此噪声底限通常在如由虚点线所展示的对数-对数图表上适度地向右倾斜。可选择摆动运动的频率，因此摆动噪声(虚线)远小于测量频带内的噪声底限。摇动噪声(虚线)具有远陡峭于系统噪声底限的斜率，其在“摇动噪声截止频率”(实竖直线)处交叉。对于高于此截止频率的频率，测量噪声可被系统噪声占优势，且摇动噪声可无显著贡献。如果截止频率高于测量频带的下限，那么在两者之间将存在信号频带，其中信号被摇动噪声污染。如果存在此频带内摇动噪声，那么其可通过测量球形轴承的加速度来预测。接着可从所测量数据减去或以其它方式去除所预测摇动噪声以产生EM数据的经改善无摇动噪声估计。

在实践中，EM传感器可对频率低于其测量频带的信号敏感。在此些情况下，低频率失衡噪声可叠加在EM传感器所响应的信号上。例如，在长于仪器平台的摆动运动的自然周期的周期内采集的数据可含有由地球磁场中的EM传感器的定向变化造成的缓变正弦信号。可使用多种技术将低频率噪声与频带内信号分离。例如，可使用West等人在WO2014/146184(A1)中所公开的补偿技术去除此低频率噪声。也可采用现有技术中已知的滤波方法来将频带外低频率噪声与频带内EM信号分离。

以下特性可确保采集到具有低失衡噪声的高品质电磁数据：

i.摆动运动噪声的振幅小到足以被EM传感器的动态范围容纳，

ii.摆动运动噪声的频率足够低使得其位于所需采集频带外，从而允许通过滤波去除由摆动运动造成的失衡噪声，

iii.可由从球形轴承的横向加速度引发的底部加重的仪器平台上的力矩造成的摇动噪声信号可接受地低，且

iv.可计算摇动噪声信号，且从EM传感器信号减去摇动噪声信号。

再次参考图2，如果将基座组合件106连接到载体101的连杆105包括振动阻尼组件(例如松紧绳、缆索、阻尼器、弹簧或气动元件)，那么可进一步减小摇动噪声。此振动阻尼连杆105可减少从载体101发射通过其的振动，且因此可阻止球形轴承110的振动。如此做，可减小作用在仪器平台108上的运动力矩，从而相应地降低失衡噪声。振动阻尼连杆206的功能可为衰减图4A中所展示的加速度谱，由此降低摇动噪声。除降低EM测量中的噪声之外，摇动噪声降低还将由此有利地降低图4B中所展示的摇动噪声截止频率。

失衡噪声起因于质心偏离由球形轴承提供的旋转中心。根据一些实施例的球形轴承 110的功能是将仪器平台108的重量传递到基座组合件106，同时允许仪器平台沿任何角方向的低摩擦或基本无摩擦的旋转。术语球形不意味着描述或限制轴承的形状，而是描述轴承可实现的角运动范围。球形轴承(例如球形空气轴承)或尖锐或小圆形尖端可实现所需旋转运动范围。球形轴承对仪器平台提供单个旋转中心。球形轴承可绕三个独立轴旋转地将基座组合件的运动与仪器平台去耦。球形轴承可允许绕仪器平台108的主轴无限制地旋转，同时还允许绕正交于主轴的轴在限制倾斜角内旋转，其经受仪器平台的角布置及约束以及球形轴承本身的约束。

图5A到5D说明可用作图1A到1D的设备100中的球形轴承110的球形轴承的可能配置的四个实例。

图5A是根据一个实施例的球形空气轴承500a的侧视横截面图。球形轴承500a包含第一部分502a及第二部分504a。第一部分502a可附连到基座组合件(例如图1C中的基座组合件106的底座144)。第二部分504a可附连到仪器平台(例如图1A到1C及3中的仪器平台108或300)。在此实施例中，第一部分502a包括支座506a。第二部分504a 包括与支座506a配合的突出部分508a。在此实施例中，支座506a是凹球形座，且突出部分508a是球形的且适合凹球形支座506a。箭头510a指示气流从基座组合件进入球形空气轴承500a的向上方向。球形突出部分508a可在同形的球形支座506a内旋转，球形支座506a通过气垫与球形突出部分508a分离。此类型的球形空气轴承可优选地用于支撑仪器平台的质量。然而，实施例不限于任何特定轴承类型。

图5B是根据另一实施例的球形空气轴承500b的侧视横截面图。球形轴承500b包含第一部分502b及第二部分504b。第一部分502b可附连到仪器平台(例如图1A到1C 及3中的仪器平台108或300)。此球形空气轴承500b在结构上与图5A中的球形轴承 500a类似，但竖直倒转。箭头510b指示气流从基座组合件进入球形空气轴承500b的向上方向。

图5C是根据另一实施例的球形轴承500c的侧视横截面图。球形轴承500c包含可附连到基座组合件的第一部分502c及可附连到仪器平台的第二部分504c。在此实施例中，第一部分502c包括砧支座506c。第二部分504c包括与砧支座506c配合的刚性尖形的突出部分508c。尖形的突出部分508c可在砧支座506c内滚动。

图5D是根据另一实施例的球形轴承500d的侧视横截面图。球形轴承500d包含可附连到仪器平台的第一部分502d及可附连到基座组合件的第二部分504d。此球形轴承 500d在结构上与图5C中的球形轴承500c类似，但竖直倒转。例如，图5C及5D的实例可与更小、更轻的仪器平台(例如具有一或多个MEMS传感器的仪器平台)一起使用。然而，图5C及5D的实例不限于此些用途。

所属领域的技术人员可了解，图5A到5D中所说明的情况意欲是实例的而非限制性的，且实现类似效应同时允许所需范围的低摩擦或几乎无摩擦的旋转运动的许多球形轴承配置是可能的。

由于本公开的方面可用来从移动载体采集电磁或其它勘测数据，所以仪器平台可经锁存或以其它方式系留到载体或基座组合件以输送或运送到勘测位置。因此，一些实施例可包括锁存系统以在运送仪器平台时将仪器平台相对于基座组合件固持在固定位置。当要采集勘测数据时，可释放或解开仪器平台以独立于载体旋转。当释放仪器平台时，其可保持在其锁存或系留状态期间获取的角速度。在此些情况下，必须扶正仪器平台，使得其主轴基本竖直且以小或零角速度安置。

一些实施例还可包括扶正系统以调整仪器平台的定向以及角速度。当数据采集开始时，以某个定向安置仪器平台(例如，图1A到1C及3的仪器平台108及300)，使得其主轴(例如，图3中的轴308)基本直立可能是有利的，因为这可将仪器平台安置成尽可能远离其角运动极限而无重力势能的定向。如此做可最大化在达到角运动极限之前可采集测量值的持续时间。确保仪器平台具有小或零角速度也可能是有利的，因为这也可最大化在达到角运动极限之前可采集测量值的持续时间。当扶正系统将仪器平台安置成具有小或零角速度及基本直立的主轴时，可在最大持续时间内以最小运动噪声采集EM或其它矢量分量测量数据。

扶正系统可安置在仪器平台上，且可包括可调整作用在所述平台上的重力力矩的推进器或可移动质量块。扶正系统可将仪器平台安置到其角速度基本为零的基本直立位置。如果达到倾斜角运动的极限，那么也可间歇地操作扶正系统以扶正仪器平台。扶正系统还可制动仪器平台的旋转以降低其角速度。

如前所述，由于仪器平台可安装在其质心偏离旋转中心的单个球形轴承上，所以球形轴承的振动可能在仪器平台上造成力矩。此力矩可致使仪器平台旋转，且这些旋转可能造成摇动噪声。已知球形轴承的加速度及仪器平台的惯性性质，可计算旋转，且因此可计算摇动噪声。接着可从所测量EM数据减去摇动噪声以产生针对摇动噪声效应校正的EM数据。

图6A是根据一些实施例的实例扶正系统600的透视图。扶正系统600展示为位于盘形帽602上，盘形帽602包括仪器平台的圆柱形上部部分的顶侧(例如图1C中的仪器平台108的上部部分154的杆159)。在此实例中，扶正系统600包括第一可移动质量组合件604a、第二可移动质量组合件604b及第三可移动质量组合件604c。在其它实施例中，可使用更多或更少可移动质量组合件。每一可移动质量组合件604a、604b及604c 包括相应线性马达611、轨道612及块613。在此实例实施例中，上帽602包含任选电子设备室616及装配在电子设备室616上方的进口盖614。第一可移动质量组合件604a 及第二可移动质量组合件604b经配置以分别沿大致水平的x及y方向移动其块613以便沿y及x方向调整扶正力矩。第三可移动质量组合件604c允许调整仪器平台的底部加重程度及因此自然频率。

图6B是根据一些实施例的另一实例扶正系统650的透视图。在此实例中，扶正系统650包括第一推进器654a、第二推进器654b、第三推进器654c及第四推进器654d。在其它实施例中，可使用更多或更少可移动推进器。在此实例中，推进器654a、654b、 654c及654d是可逆风扇。在此实施例中，推进器654a、654b、654c及654d安装在盘形帽652上，盘形帽652包括仪器平台的圆柱形上部部分的顶侧(例如图1C中的仪器平台108的上部部分154的杆159)。在此实施例中，第一可逆风扇654a及第二可逆风扇 654b经布置以通过球形轴承绕相应水平旋转轴施加力矩。第三可逆风扇654c及第四可逆风扇654d经布置以通过球形轴承绕仪器平台的主轴(例如，图3中所说明的轴308)施加力矩。在此实例实施例中，上帽602包含任选电子设备室665及装配在电子设备室665 上方的进口盖664。

在一些实施例中，由一或多个加速度计测量球形轴承的加速度。例如，可由图1C中所展示的高精度三分量加速度计164测量加速度。一或多个加速度计可安置在接近球形轴承(例如图1A到1C中的球形轴承110)的仪器平台(例如，图1A到1C的仪器平台 108)上，使得其可由于仪器平台绕球形轴承旋转而感测到的任何科氏(Coriolis)或向心旋转力较小。可在由三分量加速度计测量的输入加速度数据与由所得力矩驱动的仪器平台的角运动之间找到直接数学关系，例如传递函数Wt。传递函数Wt可具有以下形式

即，Wt＝m*L/(4*Ih*pi^2*f^2)。

加速度与角运动之间的其它数学关系(例如神经网络、模糊逻辑、查找表、预测性滤波、最小平方或其它模型拟合方法)是已知的，且也可在一些实施例中实施。

可在仪器平台上部署矢量分量磁通门磁力计、陀螺仪、GPS及其它相关装置。这些仪器可测量仪器平台架中的地球静磁场，且可感测仪器平台在地球框架中的定向、运动及位置。传感器数据可保存到位于仪器平台上的控制器，或其可无线地传递到位于仪器平台附近(例如载体中)的控制器或数据记录器。来自这些仪器及传感器的输入还可用来控制锁存及/或扶正系统的操作。

一些实施例包含或连接到压缩空气系统以将压缩空气提供到一或多个气动组件。如上所述，球形轴承可为空气轴承，且压缩空气系统可将空气提供到所述轴承。载体与基座组合件之间的连杆还可包含从压缩空气系统接收压缩空气的振动抑制气动元件。还可包含其它气动元件。压缩空气系统可包括空气泵或空气供应罐、空气供应管线、阀门、调节器及蓄积器或缓冲罐。实施例不限于任何特定压缩空气系统布置，且一些实施例可在无任何压缩空气系统的情况下操作。

在一些实施例中，设备(至少包括基座组合件、球形轴承、底部加重的仪器平台及传感器)承载在经配置用于航空勘测的载体中。载体可为使用长度可在30米到90米范围内的拖曳缆索从飞机(通常是直升机)拖曳的“吊舱”或“探测器”。载体可经成形以按25 米/秒到30米/秒的拖曳速度最小化阻力。拖曳吊舱可含有可装配本文中所描述的基座组合件、球形轴承及仪器平台的腔体。

图7是根据一些实施例的用于数据采集的设备700的横截面示意图。设备700包含基座组合件702、球形轴承704及仪器平台706。球形轴承704安装到基座组合件702，且仪器平台706安装在球形轴承704上且由球形轴承704支撑。球形轴承704提供仪器平台706绕球形轴承704的一定倾斜角范围内的自由角旋转。与图3中所展示的仪器平台300类似，仪器平台706是底部加重的(即，仪器平台706的质心723安置在其旋转中心720下方)。

在此实施例中，基座组合件702包括主基座部分708及呈柱710的形式的底座，柱710牢固地附连到主基座部分708且从主基座部分708向上延伸。柱710沿柱轴712向上延伸。球形轴承704包括附连到柱710顶部的支座部分714。球形轴承704是突出部分716附连到仪器平台706的空气轴承(与图5A的空气轴承500a类似)。

图7的仪器平台706是包括大致安置在其旋转中心720下方的下部部分717的主体。下部部分717呈圆锥形、面向下裙部718的形式，其限定球形轴承704安置在其顶点721 处的面向下的开放孔隙718。仪器平台706的质心在顶点721下方一定距离处。锥形裙部718及柱710的此布置可允许仪器平台706的主轴722在球形轴承704上远离柱轴712 在图7中所展示的限制倾斜角α内旋转。更具体地说，由锥形裙部718形成的孔隙绕球形轴承及基座组合件提供间隙以允许仪器平台在所述倾斜角范围内进行一定范围的倾斜旋转。根据锥形裙部718的开度角及/或球形轴承704允许的运动角范围，沿正交于主轴722的方向允许的旋转可大于或小于图7的限制角α。实施例不限于特定旋转范围。

在一些实施例中，一个矢量分量EM传感器(例如图1A到1C中所展示的传感器146)牢固地附连到底部加重的仪器平台706。在另一实施例中，以独立感测定向安置的三个 EM传感器牢固地附连到底部加重的仪器平台706。

在一些实施例中，本文中所描述的仪器平台由刚性及/或电阻复合材料构造而成。

图8及9说明根据另一实施例的用于航空数据采集的实例仪器平台800。在图8中，部分切除仪器平台800，使得呈柱810的形式的底座及球形轴承804是可见的。与本文中所描述的其它实施例类似，仪器平台800通过球形轴承804安装在所述柱810上。仪器平台800包括平台主体806，平台主体806包括包含形成面向下的开放锥形孔隙的锥形裙部818的下部部分817及包含圆柱形杆820的上部部分819。在此实施例中，球形轴承804是具有支座部分814及突出部分816的球形空气轴承。柱810可从基座组合件的主部分(例如图1A到1C中的基座组合件106或图7中的基座部分702)向上延伸。空气轴承814的突出部分816附连到锥形裙部818的顶点821且从其向下安置，其中支座部分814牢固地附连到柱810顶部。面向下的锥形裙部818经安置以允许仪器平台800 在仪器平台800及球形轴承804的限制倾斜角内进行一定范围的倾斜旋转。

在此实施例中，仪器平台800类似于倒置漏斗，其由空气轴承从所述漏斗的锥形裙部818的顶点821支撑，其中圆柱形杆820从顶点向上延伸。仪器平台800的质心安置在顶点821下方一定距离处，且安置在绕圆柱形轴承(图8中未展示)的旋转中心下方。当从上方观察时，三对纵向鳍状支撑部件830及832绕仪器平台的圆周安置，且沿纵向区段(在此实施例中，矢量分量EM传感器840安装在所述纵向区段处)加强仪器平台。成对部件830及832可沿仪器平台800的外侧纵向附连。额外支撑纵向部件834在成对纵向部件830与832之间的中间隔开以减少EM传感器840之间的平台的变形。部件834 通过在EM传感器的感测方向之间维持稳定的相对方向余弦来促成仪器平台的刚性，且因此限制可能与平台变形相关联的运动噪声。这些支撑部件830、832及834从锥形裙部818的远端835延伸到杆820的远端836。纵向支撑部件830、832及834可一起减小与仪器平台绕轴821的挠曲相关联的弯曲应变。在此实例中，仪器平台800还包含在纵向支撑部件830、832与834之间水平延伸的横向支撑部件838。横向部件838在仪器平台800的各侧竖直向上隔开，且可对纵向部件830、832及834提供横向支撑。实施例不限于仪器平台800的此实例的此特定形状及结构。

在此实施例中，仪器平台是刚性的。因为仪器平台是刚性的，所以归因于在其响应于空气轴承的加速度时由仪器平台的变形引起的矢量分量传感器的角运动的运动噪声可为可接受地低。

在一个实施例中，仪器平台800具有75kg的质量及0.035kg-m的底部配重mL。仪器平台800可具有大致1分钟的自然周期且可支撑具有1Hz采集下限的三个独立定向的EM传感器。与仪器平台800的1分钟摆动运动相关联的运动噪声可具有高于EM 传感器的1Hz采集极限的反频率平方相依性，且可通过所属领域中已知的标准方法(其可包括高通滤波)容易地去除。在此实施例中，可通过仪器平台800的惯性品质有效地抑制载体的运动噪声，从而留下具有有利频率相依性的残余运动噪声。

图10是图8中的柱810及球形轴承804的部分透视图。在此实例中，球形轴承804 是空气轴承，但在其它实施例中，可使用其它球形轴承。支座部分814是凹球形的，且附连在柱810顶部处，如图10中所说明。压缩空气可通过支座部分814中的小穿孔(未展示)向上排放到其与凸球形突出部分816之间的小间隙中(图9中所展示)。在球形空气轴承804的支座部分814与突出部分816之间形成的所得气垫可提供极低摩擦或几乎无摩擦的支撑件及耦合件，仪器平台800(图9中所展示)可在其上相对于柱810自由地旋转。

在一些实施例中，尤其是在矢量分量传感器是EM传感器的情况下，球形空气轴承804由低磁导率、差导电性金属(例如钛)构造而成。在其它实施例中，球形空气轴承由陶瓷或其它电阻及机械型材料构成。在其它实施例中，例如在矢量分量传感器不是EM 传感器(例如重力传感器)的情况下，空气轴承的磁导率及电导率可对所感测场数据具有很小影响。实施例不限于任何特定材料。如果球形轴承804及到支架的连杆(未展示)包括气动元件，那么可使用常见气动系统以将空气供应到球形轴承800且供应到包括连杆的气动元件。

图11是说明对于质量为75kg且底部配重为0.035kg-m的实施例的随频率f而变的运动噪声及地磁谱的图表1100。当采集EM数据时，地磁谱是重要基准，因为其在受控源EM测量的情况下表示噪声底限，且其在自然源EM测量的情况下表示源信号。地磁谱通常以1Hz与500Hz之间的频率反向响应，而摇动噪声可以相同范围内的频率平方反向响应。

针对横向加速度信号呈现图11中所展示的摇动失衡运动噪声，所述横向加速度信号使用在6Hz到15Hz范围内所观察的加速度在频谱上是平坦的，在一个实施例中经配置用于航空电磁勘测。通过调整载体与基座组合件之间的连杆的频率响应以降低基座组合件的加速度或通过进一步向下调整平台摆动运动的自然频率，可进一步降低摇动失衡运动噪声。

可通过改变底部配重以满足勘测目标来调整失衡运动噪声的方面。在自然场EM测量中，可以高于大致8Hz的最低舒曼共振的频率采集EM数据。对于此些勘测，图11 中所展示的运动噪声足够低以提供对地球电导率结构的有用估计。在受控源勘测中，其中EM勘测设备包括在地面引发时变电流的发射器，地磁噪声形成可用的测量噪声底限，且图11中所展示的运动噪声足够低以采集低到2Hz或3Hz的有用数据。

再次参考图8及9，在一实施例中，三个EM传感器840各自安装在仪器平台的锥形裙部818上的一对相应纵向支撑部件830与832之间的平台主体806上。在此实例中， EM传感器840是矢量分量电磁传感器，但可使用其它传感器类型。EM传感器840的质量可被位于气缸杆820中的辅助设备及电池的质量抵消，以产生当在球形轴承804上平衡时略微底部加重的仪器平台800(包含其传感器及辅助设备)。

EM传感器840可各自为具有从1Hz延伸到25KHz的采集频带及1Hz的1 pT/root-Hz的噪声功率谱密度的反馈磁力计。在此实施例中，EM传感器840刚性地附连到仪器平台。在此实例中，EM传感器840绕仪器平台800的锥形裙部818的圆周等距地隔开。然而，应理解，在其它实施例中，传感器的数目、类型及定位可变动。一些实施例可包含四个或更多个传感器。一些传感器可独立定向。此外，在一些实施例中，可调换或互换一或多个传感器。在适于自然场电磁勘测的实施例中，EM传感器可例如在8Hz与700Hz之间的采集频带中操作。在适于受控源电磁勘测的实施例中，EM传感器可例如在1Hz与25,000Hz之间的采集频带中操作，且可具有1Hz的亚皮秒特斯拉噪声底限。在一些实施例中，EM传感器可为矢量分量磁力计。

图12是可使用仪器平台1201实施的实例传感器系统1200的框图。仪器平台1201可与图1A到1C、3、8及9中的仪器平台108、300、706或800类似。在此实例中，系统1200包含一或多个EM传感器1202、一或多个任选辅助传感器及系统1204、扶正系统1206、锁存系统1208、第一控制器1210及第二控制器1214、无线链路1212及数据记录器1216。在此实例中，(若干)EM传感器1202、(若干)辅助传感器及系统1204、扶正系统1206、第一控制器1210及无线链路1212安装在仪器平台1201上。一或多个组件也可位于仪器平台外。例如，在此实施例中，第二控制器1214、锁存系统1208及数据记录器1216未安装在仪器平台上。无线链路1212可包含无线通信构件(例如无线发射器、接收器、收发器或其任何合适组合)以实施第一控制器1210与第二控制器1214之间的无线通信。在一些实施例中，可在第一控制器1210与数据记录器1216之间直接建立无线链路。

(若干)EM传感器1202及(若干)辅助传感器及系统1204可在各种位置中安装到仪器平台1201。(若干)辅助传感器及系统1204可用于采集电磁勘测数据。辅助传感器及系统1204还可包括姿态测量构件，例如三分量静场矢量磁力计、加速度计、陀螺仪、倾斜及旋转传感器。辅助传感器1204可进一步包括GPS、Glonass或等效传感器。

知晓仪器平台的姿态使所采集电磁矢量数据或其它矢量传感器数据能够从仪器平台的局部坐标系投影到全局坐标系中。

如图12中所展示，(若干)EM传感器1202、(若干)辅助传感器及系统、及扶正系统1206均经连接到第一控制器1210且受第一控制器1210控制。第一控制器1210及第二控制器1214可各自包括一或多个处理器及存储器。例如，第一控制器被展示为具有图 12中的处理器1211及存储器1213。存储器1213可在其上存储用于致使处理器1211执行本文中所论述的功能的指令。可使用用来实施控制器1210及1214的硬件与软件的其它组合。锁存系统1208及数据记录器连接到第二控制器1214且受第二控制器1214控制。第一控制器1210及第二控制器1214各自经由无线链路1212进行无线通信。仪器平台可进一步支撑必需的电力供应器及电池以运行系统1200的组件。

由传感器1202及/或1204采集的数据可存储在数据库中。数据库可包括用于存储及检索数据的存储器。例如，第一控制器1210及/或第二控制器1214可致使(例如，通过无线链路1212)发射所接收数据以存储在数据库中。在图12的特定实例中，数据记录器 1216包括所述数据库。因此，由传感器1202及/或1204采集的数据可经由无线链路1212 上载到第二控制器1214及/或数据记录器1216。可从数据记录器1216检索数据以供后续处理。在其它实施例中，第一控制器1210可包含在存储器1212中实施以用于存储所述数据的数据库。

使用第一控制器1210到第二控制器1214之间的无线链路1212，除球形轴承处的触点之外，当采集EM数据时，仪器平台可不含将其连接到基座组合件或载体的任何机械链路或操纵绳(umbilical cord)。在一实施例中，不使用可能妨碍仪器平台相对于基座组合件自由运动的操纵绳或约束装置。无线链路1212可包括无线发射器。或者，无线链路1212的发射器部分可为控制器1210的部分，且所述控制器可提供无线链路功能。实施例不限于特定硬件布置。

可由电池或等效电源(例如燃料电池或超级电容器)向仪器平台1201上的组件供应电力。可扭曲到传感器1202及/或1204的电源引线以最小化来自馈电电流的杂散磁场。可牢固地安装由仪器平台1201支撑的所有元件以最小化或消除由元件相对于仪器平台 1201的相对运动造成的杂散振动。

由仪器平台1201承载的一些组件可容置在电磁屏蔽电子设备室(例如图1C中的舱170)中。屏蔽电子设备室及其所含的组件可对矢量组件传感器形成抵消重量，使得仪器平台(包含其传感器及辅助设备)可能仅略微底部加重。在一实施例中，屏蔽电子设备室可安装在仪器平台的上圆柱形部分中，且矢量组件传感器(例如图1B及9中的传感器146 或840)可安装在仪器平台的下部部分上。

图12中的(若干)辅助传感器及系统1204还可包括三分量静场矢量磁力计。三分量静磁场矢量磁力计可感测地球的静磁场。三分量静场矢量可为DC耦合矢量磁力计，且可为与EM传感器不同的磁力计，EM传感器可为AC耦合传感器。例如，EM传感器可包括具有1Hz的低通截止频率及1Hz的1pT/root-Hz的噪声底限的搜索线圈磁力计。三分量静场矢量磁力计可为能够感测静噪磁场、具有1Hz的10pT/root-Hz的噪声底限的磁通门磁力计。

(若干)辅助传感器及系统1204可包括接近于空气轴承安置的高精度三分量加速度计，例如图1C中所说明的加速度计164。

锁存系统1208是任选的，且可用来在不采集电磁数据时将仪器平台相对于基座组合件(及/或安装球形轴承的底座)锁定在固定位置。锁存系统1208可使用压缩空气启动，且可从第一控制器1210接收指令以固定及释放仪器平台。锁存系统1208可安装在底座顶部(例如图1B、7、8及9中的柱144、710或810)上。锁存系统1208可包括从柱向上升高以接合仪器平台1201且将其锁定在适当位置的气动激活掣子。

实施例不限于图12中所展示的系统1200的特定配置。例如，在一些实施例中，可使用单个控制器来控制系统的所有元件。可省略辅助传感器及系统1204、扶正系统1206 及锁存系统1208中的一或多者。类似地，可从系统1200省略数据记录器1216，且可将数据发射到外部数据库以供存储。其它变动也是可能的。

图12中的扶正系统1206可用来将力矩施加到仪器平台以致使其绕其旋转中心旋转。扶正系统可包含其本身的控制器(未展示)，所述控制器可包括处理器及/或存储器。在其它实施例中，可由第一控制器1210实施对扶正系统的控制。

所施加力矩可改变仪器平台的定向或其角速度。在此实施例中，扶正系统1206安置在仪器平台1201上，且从第一控制器1210接收指令。然而，其它布置也是可能的。

扶正系统1206可包括风扇或推动空气以产生推力的其它构件。空气的推进可绕旋转中心施加力矩，从而致使仪器平台1201旋转。扶正系统1206可包括用来沿三个独立角方向推进空气的构件，且可包括用来沿这些方向中的每一者提供向前或向后推力的构件。扶正系统1206可包括三个独立定向的可逆风扇(例如图6B中所展示的654a、654b 及654c)，或其可包括可枢转以沿特定方向引导推力的风扇。扶正系统1206可包括附连到仪器平台的风扇，所述风扇可引导空气通过可移动通道、羽板通风口(louvre)或叶片，使得其推力方向可变动。

另外或替代地，扶正系统1206可包括可移动配重。可调整可移动配重的位置以变动作用在仪器平台上的重力力矩。可变动重力力矩以抵抗仪器平台的摆动运动。在一实施例中，可在采集数据时连续地调整重力力矩以阻止仪器平台的摆动运动。

在一个实施例中，扶正系统1206包括安置在仪器平台的上部部分上的风扇，以在三个独立角定向上提供推力。当仪器平台倾斜足够接近其限制倾斜角(例如图7中的角α)时及/或在开始EM或其它矢量分量数据采集之前，可周期性地操作扶正系统以向上且以小角速度放置仪器平台。

在一些实施例中，本文中所描述的系统用于航空电磁勘测。仪器平台1201可使安装球形轴承的柱摆脱摆动达足够长时间以完成EM勘测的单个飞行路线。在勘测中从线到线过渡期间或当仪器平台不可接受地倾斜接近柱时，仪器平台1201可使用扶正系统1206返回到直立位置。当扶正仪器平台1201时，仪器平台1201的主轴可移动到大致平行于柱轴的姿态，其中角速度接近零。当由扶正系统1206旋转仪器平台1201时，可暂停电磁数据采集，因为其操作可能引入不可接受地高的电磁或振动引发的运动噪声。

扶正系统1206可包括角运动测量系统。角运动测量系统可包括控制器及用于检测仪器平台1201的角运动的角测量构件。角运动测量系统可跟踪仪器平台相对于其倾斜角的角布置，及/或跟踪其角速度。用于检测仪器平台的角运动的角测量构件可包括附连到仪器平台1201的dc耦合矢量磁力计、倾斜传感器、加速度计、速率陀螺仪及/或旋转速率传感器。在一实施例中，扶正系统1206的控制器可接受来自角测量构件的信号。控制器可计算仪器平台1200的倾斜且控制扶正系统1206。控制器可将命令发出到扶正系统1206以重新定向仪器平台1201或基本减小其角运动。在替代实施例中，可由辅助传感器及系统1204而非扶正系统1206包括角运动测量系统。

在一些实施例中，本文中所描述的设备的一或多个组件可由高电阻且非磁导材料构造而成，以降低可由涡电流感应及磁化造成的电磁噪声。电子组件可用锰游合金 (mu-metal)或其它高渗透性或导电材料屏蔽以抑制电磁噪声，从而防止电磁噪声干扰EM 勘测数据的测量。可使用的高电阻且非磁导材料包含但不限于碳纤维、玻璃纤维或天然纤维复合材料、芳族聚酰胺、塑料、木材、橡胶、陶瓷及玻璃。

图13是根据一些实施例的用于从移动仪器平台采集数据的方法的流程图，所述移动仪器平台具有固定到其的至少一个矢量分量传感器。

在框1302处，使包括仪器平台(包含矢量分量传感器)的设备移动。设备可与上述任何实例实施例类似，包括：基座组合件；球形轴承，其安装在基座组合件上；及仪器平台，其安装在球形轴承上。仪器平台是底部加重的，因为其具有安置在其旋转中心下方的质心。设备还可包括载体(例如图1A、1B及1D中所展示的载体101)。

仅举几个例子，使设备移动可包括使用载具拖曳设备，将设备安装到移动载具或其它移动体，或运载所述设备。

在框1304处，在使设备移动期间，使用至少一个矢量分量传感器采集矢量分量数据。

在一些实施例中，高精度三分量加速度计(例如图1C中的加速度计164)安装在仪器平台上且安置成邻近球形轴承。传递函数可用作数学关系式以从所测量加速度计算摇动角运动。接着可依据运动噪声等式计算摇动运动噪声。

图14是根据一些实施例的用于校正摇动噪声的上述设备中的实例方法的流程图。所述方法可例如由控制器(例如图12中的第一控制器1210)或任何其它合适数据处理构件执行。

在框1402处，从加速度计接收加速度数据。

在框1404处，依据加速度数据估计摇动噪声。此估计可包括从高精度三分量加速度计输入计算旋转运动。接着，可使用所计算角变化及所测量地球静磁场来依据运动噪声等式估计摇动噪声。例如，地球的静磁场可从附连到仪器平台的三分量dc耦合矢量磁力计获得。

在框1406处，从矢量分量传感器数据减去所估计摇动噪声，这可产生运动噪声降低的改善测量。

在一些实施例中，可通过测量仪器平台的角运动且相应地校正EM传感器数据来进一步降低运动噪声。设备可包括安装到仪器平台的矢量分量静磁场磁力计及角运动测量传感器。一种可采用的方法是首先使用旋转运动噪声等式计算运动噪声，

Nc＝m·(ωx B)，

Nm＝m·(ΔΘx B)，或

N＝m·(A x F)。

且接着从所述数据减去所计算噪声。设备的控制器可例如基于从姿态测量构件及角运动测量传感器接收的数据估计运动噪声。然而，在实践中，对于EM数据的情况，直接角测量可能不足以精确地呈现准确噪声估计，可能需要对于使用当前可用仪器及传递函数方法或其它数学方法从加速度测量而非使用直接角测量推断角运动至少在亚20赫兹频带中达到皮秒特斯拉分辨率。

应理解，在一些实施例中，可实施上述方法中的多于一者的组合。实施例不限于本文中所公开的途径、方法或设备中的任何特定一或多者。所属领域的技术人员将了解，可在各种实施方案中对本文中所描述的实施例进行变动、更改，而不背离其范围。因此，应理解，在所附权利要求书的范围内，本公开可以不同于本文中特定描述的方式加以实践。

已描述的内容仅说明本公开的原理的应用。在不背离本公开的范围的情况下，可由所属领域的技术人员实施其它布置及方法。

Claims (25)

1.一种用于矢量分量数据采集的设备，其包括：

基座组合件；

球形轴承，其安装到所述基座组合件；

仪器平台，其具有固定到其的至少一个矢量分量传感器，所述仪器平台安装在所述球形轴承上且由所述球形轴承支撑，所述球形轴承由此将所述仪器平台耦合到所述基座组合件且允许所述仪器平台在一定倾斜角范围内绕所述球形轴承自由地进行角旋转，使得所述仪器平台具有旋转中心；

其中所述仪器平台具有安置在所述旋转中心下方的质心。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述仪器平台经配置以绕所述旋转中心摆动，使得所述至少一个矢量分量传感器的采集频带内的运动噪声受到抑制。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述仪器平台具有自然摆动频率，所述自然摆动频率低于所述至少一个矢量分量传感器的采集频带的最低频率。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述仪器平台是刚性的。

5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其进一步包括载体，所述基座组合件耦合到所述载体。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述载体包括拖曳架及将所述基座组合件耦合到所述拖曳架的连杆。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述载体是经配置以由航空载具拖曳的航空载体。

8.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述球形轴承是空气轴承。

9.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述球形轴承包括所述基座组合件与所述仪器平台之间的唯一机械耦合件。

10.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述至少一个矢量分量传感器包括三个独立定向的矢量分量传感器。

11.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其进一步包括控制器，所述控制器包括处理器及存储器，其中所述控制器从所述至少一个矢量分量传感器接收数据。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制器存储所述所接收数据。

13.根据权利要求11所述的设备，其进一步包括无线通信构件，其中所述控制器致使所述无线通信构件发射所述所接收数据以存储在数据库中。

14.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述基座组合件包括底座，所述球形轴承安装到所述底座。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述底座包括从所述基座组合件向上安置的柱。

16.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述至少一个矢量分量传感器包括以下中的至少一者：

至少一个电磁传感器；

至少一个重力传感器。

17.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述至少一个矢量分量传感器包括至少一个梯度计传感器。

18.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述仪器平台包括面向下裙部，所述面向下裙部绕所述球形轴承及基座组合件提供间隙，以允许所述仪器平台在所述倾斜角范围内进行一定范围的倾斜旋转。

19.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其进一步包括：

扶正系统；及

角运动测量系统，

其中所述扶正系统依据由所述角运动测量系统测量的角运动将扶正力矩施加到所述仪器平台以致使其绕所述球形轴承旋转。

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述扶正系统包括以下中的一者：

多个推进器，其安置在所述仪器平台上，所述推进器施加所述扶正力矩；及

多个可移动质量组合件，其安置在所述仪器平台上，所述可移动质量组合件施加所述扶正力矩。

21.根据权利要求19所述的设备，其中所述扶正力矩经施加以执行以下操作中的至少一者：

将所述仪器平台定向为朝向其基本竖直的主轴；及

降低角速度。

22.根据权利要求11所述的设备，其进一步包括安置在所述仪器平台上的加速度计，所述加速度计测量加速度数据，且其中所述控制器经配置以：

接收所述加速度数据；

依据所述加速度数据估计摇动噪声；

及从自所述至少一个矢量分量传感器采集的数据减去摇动噪声。

23.一种用于从移动仪器平台采集矢量分量数据的方法，所述移动仪器平台具有固定到其的至少一个矢量分量传感器，所述方法包括：

使设备移动，所述设备包括：基座组合件；球形轴承，其安装到所述基座组合件；及所述仪器平台，所述仪器平台安装在所述球形轴承上且由所述球形轴承支撑，所述球形轴承由此将所述仪器平台耦合到所述基座组合件且允许所述仪器平台在一定倾斜角范围内绕所述球形轴承自由地进行角旋转，使得所述仪器平台具有旋转中心，所述仪器平台具有安置在所述旋转中心下方的质心；及

在使所述设备移动期间，使用所述至少一个矢量分量传感器采集矢量分量数据。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述设备进一步包括载体，所述基座组合件耦合到所述载体，且

使所述设备移动包括拖曳所述载体。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述仪器平台经配置以绕所述旋转中心摆动，使得所述至少一个矢量分量传感器的采集频带内的运动噪声受到抑制。

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