CN110658482B - 磁探测系统多传感器数据采集融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该方法包括：分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据，从多个磁探测系统中选取其中一个作为磁探测系统基站；分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理以实现各个传感器原始数据的采样频率的统一；分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理；将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成多传感器数据采集融合。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中多传感器采样频率不同所导致的采样结果不同步的技术问题。

Description

磁探测系统多传感器数据采集融合方法

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采集融合方法。

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。光泵磁强计基于原子磁强计技术，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。但是两者采样频率不同，无法实现采样结果的同步及数据融合。

发明内容

本发明提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，能够解决现有技术中多传感器采样频率不同所导致的采样结果不同步的技术问题。

本发明提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，磁探测系统多传感器数据采集融合方法包括：分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据，任一磁探测系统的原始传感器数据均包括光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据，从多个磁探测系统中选取其中一个磁探测系统作为磁探测系统基站；分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理以实现光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一；分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理，任一空间位置处的磁探测系统在进行数据融合处理后均可获得连续的特征向量值；针对任一设定时刻，将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成磁探测系统多传感器数据采集融合。

进一步地，对任一磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理具体包括：任一磁探测系统在接收到光泵磁强计原始数据时，将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器数据进行平均处理以将磁通门传感器原始数据的采样频率处理为与光泵磁强计数据的采样频率相同，记录各个采样点所对应的GPS传感器的时间和位置信息。

进一步地，对采样频率统一后的任一磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理具体包括：确定初始采样时间，以设定时长的时间窗口，分别对采样频率统一后的光泵磁强计数据、GPS传感器数据和磁通门传感器数据进行数据特征提取以获取组合特征向量，根据组合特征向量完成数据融合处理。

进一步地，组合特征向量包括总磁场、三轴磁场、磁场差值、磁场频谱、时间和位置信息。

进一步地，磁通门传感器所获得的总磁场值M2可根据M2＝(Mx²+My²+Mz²)^1/2来获取，其中，Mx，My，Mz分别为磁通门传感器的三轴磁场值。

进一步地，磁场差值deltM可根据deltM＝M1-M2来获取，磁场频谱Mfft可根据Mfft＝fft(M)来获取，其中，M＝(M1+M2)/2，M1为光泵磁强计的总磁场值，fft()为磁场频谱求取函数。

进一步地，将任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理具体包括：将任一空间位置处的磁探测系统的光泵磁强计的总磁场值M1_n、磁通门传感器所获得的总磁场值M2_n、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx_n、My_n、Mz_n以及磁场频谱Mfft_n分别与磁探测系统基站的光泵磁强计的总磁场值M1₀、磁通门传感器所获得的总磁场值M2₀、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx₀、My₀、Mz₀以及磁场频谱Mfft₀对应进行差分以获取差分磁场。

进一步地，差分磁场Mdiff_n可根据{Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n}来获取，其中，Mdiff_n1＝M1_n-M1₀，Mdiff_n2＝M2_n-M2₀，Mdiff_nx＝Mx_n-Mx₀，Mdiff_ny＝My_n-My₀，Mdiff_nz＝Mz_n-Mz₀，Mfftdiff_n＝Mfft_n-Mfft₀。

进一步地，任一设定时刻的任一空间位置X处的磁探测系统的多传感器数据融合结果为{X,M1,M2,Mx,My,Mz,Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n,Time,Longitude,Latitude}，其中，Time为时间，Longitude为位置中的经度信息，Latitude为位置中的纬度信息，时间Time、经度信息Longitude和纬度信息Longitude均可由GPS传感器获取。

进一步地，任一磁探测系统均包括上位机、数据采集电路、光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器，上位机通过数据采集电路分别与光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器连接。

应用本发明的技术方案，提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该数据采集融合方法使光泵磁强计、磁通门传感器以及GPS传感器的数据采集结果在时间上对齐，能够得到当前时刻高精度总场磁场值、三轴磁场值、时间以及位置等信息；通过分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理能够实现光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一；最后，分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理以获取连续的特征向量值，将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成磁探测系统多传感器数据采集融合。本发明所提供的数据采集融合方法与现有技术相比，其能够实现多个传感器采样结果的同步处理以及多传感器数据的融合，有效解决了现有技术中由于多传感器采样频率不同所导致的采样结果不同步的技术问题。

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示出了根据本发明的具体实施例提供的磁探测系统多传感器数据采集融合方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该磁探测系统多传感器数据采集融合方法包括：分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据，任一磁探测系统的原始传感器数据均包括光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据，从多个磁探测系统中选取其中一个磁探测系统作为磁探测系统基站；分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理以实现光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一；分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理，任一空间位置处的磁探测系统在进行数据融合处理后均可获得连续的特征向量值；针对任一设定时刻，将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成磁探测系统多传感器数据采集融合。

应用此种配置方式，提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该数据采集融合方法使光泵磁强计、磁通门传感器以及GPS传感器的数据采集结果在时间上对齐，能够得到当前时刻高精度总场磁场值、三轴磁场值、时间以及位置等信息；通过分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理能够实现光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一；最后，分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理以获取连续的特征向量值，将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成磁探测系统多传感器数据采集融合。本发明所提供的数据采集融合方法与现有技术相比，其能够实现多个传感器采样结果的同步处理以及多传感器数据的融合，有效解决了现有技术中由于多传感器采样频率不同所导致的采样结果不同步的技术问题。

在本发明中，在对系统进行初始化之后，为了实现磁探测系统多传感器数据采集融合，首先需要分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据。具体地，在本发明中，任一磁探测系统均包括上位机、数据采集电路、光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器，上位机通过数据采集电路分别与光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器连接。作为本发明的一个具体实施例，GPS传感器可以获得精度较高的绝对时间以及经纬度、高度等信息，可以用来进行磁传感器采样同步处理。多套磁探测系统分别分布在三维空间不同位置，每套系统分别通过一个RS232串口获取光泵磁强计的原始数据(采样频率20Hz)，一个RS232串口获取GPS传感器的时间、位置信息(采样频率1Hz)，使用四通道AD采集芯片获取磁通门传感器的原始数据(三轴磁场值，采样频率1kHz)，各个系统连续实时获取各传感器的原始数据以用于后续处理。其中，从多个磁探测系统中选取其中一个磁探测系统作为磁探测系统基站。

进一步地，在本发明中，在获取了位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据之后，需要分别对各个磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理以实现光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一。具体地，在本发明中，对任一磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理具体包括：任一磁探测系统在接收到光泵磁强计原始数据时，将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器数据进行平均处理以将磁通门传感器原始数据的采样频率处理为与光泵磁强计数据的采样频率相同，记录各个采样点所对应的GPS传感器的时间和位置信息。

作为本发明的一个具体实施例，光泵磁强计的采样频率为20Hz，磁通门传感器的采样频率为1kHz，每套系统在接收到光泵磁强计数据时，将当前时段内磁通门传感器的采集数据进行平均处理，即将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器的采集数据相加并除以该时段内磁通门传感器数据的总个数以实现平均处理，通过对磁通门传感器的采集数据进行平均处理，将磁通门传感器的采集数据降采样至20Hz，然后记录当前时刻所对应的GPS时间、位置信息，并将数据缓存至软件队列中用于后续处理。

进一步地，在本发明中，在完成了光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据的采样频率的统一之后，需要分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理，任一空间位置处的磁探测系统在进行数据融合处理后均可获得连续的特征向量值。具体地，在本发明中，对采样频率统一后的任一磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理具体包括：确定初始采样时间，以设定时长的时间窗口，分别对采样频率统一后的光泵磁强计数据、GPS传感器数据和磁通门传感器数据进行数据特征提取以获取组合特征向量，根据组合特征向量完成数据融合处理。

作为本发明的具体实施例，任一磁探测系统的多传感器数据在进行数据特征提取以及数据融合处理时，首先需要确定初始采样时间(选取一个GPS传感器的时间点t0)，然后以1s的时间窗口，分别处理光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器的数据，获得总磁场、三轴磁场、磁场差值、磁场频谱、时间和位置信息的组合特征向量，初步完成数据融合处理。具体地，在进行任一传感器的数据处理时，首先以任一传感器的第一个数据为基础，向后以1s的时间窗口，对该时间窗口内的数据进行处理以得到第一个组合特征向量，接着，以第二个数据为基础，向后数以1s的时间窗口，对该时间窗口内的数据进行处理以得到第二个组合特征向量，依次类推，直至完成所有数据处理，得到一组组合特征向量。

具体地，在本发明中，磁通门传感器所获得的总磁场值M2可根据M2＝(Mx²+My²+Mz²)^1/2来获取，其中，Mx，My，Mz分别为磁通门传感器的三轴磁场值。磁场差值deltM可根据deltM＝M1-M2来获取，磁场频谱Mfft可根据Mfft＝fft(M)来获取，其中，M＝(M1+M2)/2，M1为光泵磁强计的总磁场值，fft()为磁场频谱求取函数。通过GPS传感器获取的时间、位置信息分别记为Time、Longitude和Latitude。则某位置在任一时刻t1时刻的特征向量为{Pos,M1,M2,Mx,My,Mz,deltM,Mfft,Time,Longitude,Latitude}。

进一步地，在本发明中，在分别对各个采样频率统一后的磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理之后，针对任一设定时刻，将多个磁探测系统中的除去磁探测系统基站中的任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值分别与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理即可完成磁探测系统多传感器数据采集融合。

具体地，在本发明中，将任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理具体包括：将任一空间位置处的磁探测系统的光泵磁强计的总磁场值M1_n、磁通门传感器所获得的总磁场值M2_n、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx_n、My_n、Mz_n以及磁场频谱Mfft_n分别与磁探测系统基站的光泵磁强计的总磁场值M1₀、磁通门传感器所获得的总磁场值M2₀、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx₀、My₀、Mz₀以及磁场频谱Mfft₀对应进行差分以获取差分磁场。其中，差分磁场Mdiff_n可根据{Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n}来获取，其中，Mdiff_n1＝M1_n-M1₀，Mdiff_n2＝M2_n-M2₀，Mdiff_nx＝Mx_n-Mx₀，Mdiff_ny＝My_n-My₀，Mdiff_nz＝Mz_n-Mz₀，Mfftdiff_n＝Mfft_n-Mfft₀。由此可知，任一设定时刻的任一空间位置X处的磁探测系统的多传感器数据融合结果为{X,M1,M2,Mx,My,Mz,Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n,Time,Longitude,Latitude}，其中，Time为时间，Longitude为位置中的经度信息，Latitude为位置中的纬度信息，时间Time、经度信息Longitude和纬度信息Longitude均可由GPS传感器获取。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明的磁探测系统多传感器数据采集融合方法进行详细说明。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该多传感器数据采集融合方法具体包括如下步骤。

步骤一，获取原始数据。分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据，任一磁探测系统均包括上位机、数据采集电路、光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器，上位机通过数据采集电路分别与光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器连接。多套磁探测系统分别分布在三维空间不同位置，每套系统分别通过一个RS232串口获取光泵磁强计的原始数据(采样频率20Hz)，一个RS232串口获取GPS传感器的时间、位置信息(采样频率1Hz)，使用四通道AD采集芯片获取磁通门传感器的原始数据(三轴磁场值，采样频率1kHz)，各个系统连续实时获取各传感器的原始数据以用于后续处理。其中，从多个磁探测系统中选取其中一个磁探测系统作为磁探测系统基站。

步骤二，数据预处理及缓存。数据预处理完成光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器采样频率的统一，即任一磁探测系统在接收到光泵磁强计原始数据时，将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器数据进行平均处理以将磁通门传感器原始数据的采样频率处理为与光泵磁强计数据的采样频率相同，记录各个采样点所对应的GPS传感器的时间和位置信息。

在本实施例中，光泵磁强计的采样频率为20Hz，磁通门传感器的采样频率为1kHz，每套系统在接收到光泵磁强计数据时，将当前时段内磁通门传感器的采集数据进行平均处理，即将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器的采集数据相加并除以该时段内磁通门传感器数据的总个数以实现平均处理，通过对磁通门传感器的采集数据进行平均处理，将磁通门传感器的采集数据降采样至20Hz，然后记录当前时刻所对应的GPS时间、位置信息，并将数据缓存至软件队列中用于后续处理。

步骤三，多传感器数据特征提取及特征融合。在步骤二数据预处理之后，光泵磁强计和磁通门传感器两者数据采样率完成统一，并且每个采样数据均带有GPS时间信息和位置信息，在此基础上，首先确定初始采样时间(选取一个GPS传感器的时间点t0)，然后以1s的时间窗口，分别处理光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器的数据，获得总磁场、三轴磁场、磁场差值、磁场频谱、时间和位置信息的组合特征向量，初步完成数据融合处理。具体地，在进行任一传感器的数据处理时，首先以任一传感器的第一个数据为基础，向后以1s的时间窗口，对该时间窗口内的数据进行处理以得到第一个组合特征向量，接着，以第二个数据为基础，向后数以1s的时间窗口，对该时间窗口内的数据进行处理以得到第二个组合特征向量，依次类推，直至完成所有数据处理，得到一组组合特征向量。

在本实施例中，磁通门传感器所获得的总磁场值M2可根据M2＝(Mx²+My²+Mz²)^1/2来获取，其中，Mx，My，Mz分别为磁通门传感器的三轴磁场值。磁场差值deltM可根据deltM＝M1-M2来获取，磁场频谱Mfft可根据Mfft＝fft(M)来获取，其中，M＝(M1+M2)/2，M1为光泵磁强计的总磁场值，fft()为磁场频谱求取函数。通过GPS传感器获取的时间、位置信息分别记为Time、Longitude和Latitude。则某位置在任一时刻t1时刻的特征向量为{Pos,M1,M2,Mx,My,Mz,deltM,Mfft,Time,Longitude,Latitude}，Pos可根据位置个数变化，即为1、2、...、XXX等。

步骤四，多传感器数据融合处理。每套系统获得均获得一组连续的组合特征向量，任意一组组合特征向量的每一采样间隔均为50ms，依次类推，可以获得任一时刻t1的空间多位置三维特征向量。然后，每套系统数据分别和基站数据进行差分处理，获得差分磁场、差分频谱等数据特征。

在本实施例中，将任一空间位置处的磁探测系统的特征向量值与磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理具体包括：将任一空间位置处的磁探测系统的光泵磁强计的总磁场值M1_n、磁通门传感器所获得的总磁场值M2_n、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx_n、My_n、Mz_n以及磁场频谱Mfft_n分别与磁探测系统基站的光泵磁强计的总磁场值M1₀、磁通门传感器所获得的总磁场值M2₀、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx₀、My₀、Mz₀以及磁场频谱Mfft₀对应进行差分以获取差分磁场。其中，差分磁场Mdiff_n可根据{Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n}来获取，其中，Mdiff_n1＝M1_n-M1₀，Mdiff_n2＝M2_n-M2₀，Mdiff_nx＝Mx_n-Mx₀，Mdiff_ny＝My_n-My₀，Mdiff_nz＝Mz_n-Mz₀，Mfftdiff_n＝Mfft_n-Mfft₀。由此可知，任一设定时刻的任一空间位置X处的磁探测系统的多传感器数据融合结果为{X,M1,M2,Mx,My,Mz,Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n,Time,Longitude,Latitude}，其中，Time为时间，Longitude为位置中的经度信息，Latitude为位置中的纬度信息，时间Time、经度信息Longitude和纬度信息Longitude均可由GPS传感器获取。

综上所述，本发明提供了一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，该方法使光泵磁强计、磁通门传感器以及GPS传感器数据采集结果在时间上对齐，得到当前时刻高精度总场磁场值和三轴磁场值以及其他数据信息。通过软件处理，在接收到光泵磁强计数据的同时，完成当前一段时间内其他传感器数据的采集平均和保存，并将先前保存的数据和当前光泵数据进行关联，得到数据融合的结果。本发明所提供的数据采集融合方法与现有技术相比，其能够实现多个传感器采样结果的同步处理以及多传感器数据的融合，有效解决了有技术中由于多传感器采样频率不同所导致的采样结果不同步的技术问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，所述磁探测系统多传感器数据采集融合方法包括：

分别获取位于三维空间不同位置处的多个磁探测系统的原始传感器数据，任一所述磁探测系统的原始传感器数据均包括光泵磁强计原始数据、GPS传感器原始数据和磁通门传感器原始数据，从多个所述磁探测系统中选取其中一个所述磁探测系统作为磁探测系统基站；

分别对各个所述磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理以实现所述光泵磁强计原始数据、所述GPS传感器原始数据和所述磁通门传感器原始数据的采样频率的统一；

分别对各个采样频率统一后的所述磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理，任一空间位置处的所述磁探测系统在进行数据融合处理后均可获得连续的特征向量值；

针对任一设定时刻，将多个所述磁探测系统中的除去所述磁探测系统基站中的任一空间位置处的所述磁探测系统的特征向量值分别与所述磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理以完成磁探测系统多传感器数据采集融合；

将任一空间位置处的所述磁探测系统的特征向量值与所述磁探测系统基站的特征向量值进行差分处理具体包括：将任一空间位置处的所述磁探测系统的光泵磁强计的总磁场值M1_n、磁通门传感器所获得的总磁场值M2_n、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx_n、My_n、Mz_n以及磁场频谱Mfft_n分别与所述磁探测系统基站的光泵磁强计的总磁场值M1₀、磁通门传感器所获得的总磁场值M2₀、磁通门传感器所获得的三轴磁场值Mx₀、My₀、Mz₀以及磁场频谱Mfft₀对应进行差分以获取差分磁场。

2.根据权利要求1所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，对任一所述磁探测系统的原始传感器数据进行数据处理具体包括：任一所述磁探测系统在接收到所述光泵磁强计原始数据时，将任意相邻两帧光泵磁强计数据间隔时段内的磁通门传感器数据进行平均处理以将所述磁通门传感器原始数据的采样频率处理为与所述光泵磁强计数据的采样频率相同，记录各个采样点所对应的GPS传感器的时间和位置信息。

3.根据权利要求1所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，对采样频率统一后的任一所述磁探测系统的多传感器数据进行数据特征提取以及数据融合处理具体包括：确定初始采样时间，以设定时长的时间窗口，分别对采样频率统一后的所述光泵磁强计数据、GPS传感器数据和磁通门传感器数据进行数据特征提取以获取组合特征向量，根据所述组合特征向量完成数据融合处理。

4.根据权利要求3所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，所述组合特征向量包括总磁场、三轴磁场、磁场差值、磁场频谱、时间和位置信息。

5.根据权利要求4所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，所述磁通门传感器所获得的总磁场值M2可根据M2＝(Mx²+My²+Mz²)^1/2来获取，其中，Mx，My，Mz分别为所述磁通门传感器的三轴磁场值。

6.根据权利要求5所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，所述磁场差值deltM可根据deltM＝M1-M2来获取，所述磁场频谱Mfft可根据Mfft＝fft(M)来获取，其中，M＝(M1+M2)/2，M1为所述光泵磁强计的总磁场值，fft()为磁场频谱求取函数。

7.根据权利要求1所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，所述差分磁场Mdiff_n可根据{Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n}来获取，其中，Mdiff_n1＝M1_n-M1₀，Mdiff_n2＝M2_n-M2₀，Mdiff_nx＝Mx_n-Mx₀，Mdiff_ny＝My_n-My₀，Mdiff_nz＝Mz_n-Mz₀，Mfftdiff_n＝Mfft_n-Mfft₀。

8.根据权利要求7所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，任一设定时刻的任一空间位置X处的所述磁探测系统的多传感器数据融合结果为{X,M1,M2,Mx,My,Mz,Mdiff_n1,Mdiff_n2,Mdiff_nx,Mdiff_ny,Mdiff_nz,Mfftdiff_n,Time,Longitude,Latitude}，其中，Time为时间，Longitude为位置中的经度信息，Latitude为位置中的纬度信息，时间Time、经度信息Longitude和纬度信息Longitude均可由GPS传感器获取。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁探测系统多传感器数据采集融合方法，其特征在于，任一所述磁探测系统均包括上位机、数据采集电路、光泵磁强计、磁通门传感器和GPS传感器，所述上位机通过所述数据采集电路分别与所述光泵磁强计、所述磁通门传感器和所述GPS传感器连接。

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