CN113064208B - 一种高精度的极浅水目标磁探系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度的极浅水目标磁探系统，涉及磁探技术领域，该系统中无人测量船上布设有磁通门传感器、惯性姿态测量装置、GNSS接收机和振动传感器，通过振动传感器获取到的无人船振动数据确定第一映射矩阵，通过惯性姿态测量装置获取到的无人船姿态数据确定第二映射矩阵，基于GNSS接收机获取到的授时信号进行时间同步后可以由两个映射矩阵得到各自对应的校正矩阵，利用两个校正矩阵对磁通门传感器获取到的三轴输出实际值进行校准得到目标磁探结果可以减小无人船运动与发动机振动导致的测量误差，提高水下铁磁目标探测结果的测量精度。

Description

一种高精度的极浅水目标磁探系统

技术领域

本发明涉及磁探技术领域，尤其是一种高精度的极浅水目标磁探系统。

背景技术

极浅水环境一般指水深小于5m的自然水域，可以采用无人水面船搭载磁通门传感器来探测极浅水环境中的水下铁磁目标，磁通门传感器能够提供三轴磁场高精度测量信息，据此，可以进一步判断水下铁磁目标的位置。磁通门传感器工作时需要保持相对地面的静止状态，从而保持三个测量轴的指向稳定，否则就会产生由于运动导致的测量误差。

但是在极浅水环境中运动的无人测量船由于会受到海浪等因素的影响，难以保持自身姿态的稳定，无法为其搭载的磁通门传感器提供正常工作所需要的稳定环境，此外，无人船运动时发动机工作引起的振动也会对磁通门传感器测量结果造成干扰。一般来说，对于无人船之类的运动平台可以通过设置陀螺稳定云台并将传感器安装在该云台上消除水面运动及发动机振动对于传感器测量结果的影响。但工作在极浅水环境中的无人测量船的质量、体积都受到较强约束，载重量远小于陀螺稳定云台的质量，因此不具备安装云台的条件，所以现有常规的这种稳定结构无法应用在搭载磁通门传感器的无人水面船上，这就导致该场景下磁通门传感器的测量精度通常较低。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种高精度的极浅水目标磁探系统，本发明的技术方案如下：

一种高精度的极浅水目标磁探系统，该系统包括无人测量船以及布设在无人测量船上的磁通门传感器、惯性姿态测量装置、GNSS接收机和振动传感器，惯性姿态测量装置的质心与无人测量船的重心重合，振动传感器安装在无人测量船的发动机上，磁通门传感器、惯性姿态测量装置、GNSS接收机和振动传感器均连接处理器，处理器的执行方法包括：

通过振动传感器在获取无人船振动数据，并根据无人船振动数据确定第一映射矩阵，第一映射矩阵表示无人测量船的发动机的振动与磁通门传感器的三轴输出变化值之间的映射关系；

通过惯性姿态测量装置获取无人船姿态数据，并根据无人船姿态数据确定第二映射矩阵，第二映射矩阵表示无人测量船的运动状态与磁通门传感器的三轴输出变化值之间的映射关系；

基于GNSS接收机获取到的授时信号对振动传感器、惯性姿态测量装置和磁通门传感器进行时间同步，对第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵、对第二映射矩阵进行时间同步校准得到第二校正矩阵，并根据第一校正矩阵和第二校正矩阵对磁通门传感器获取到的三轴输出实际值进行校准得到目标磁探结果。

其进一步的技术方案为，处理器还通过GNSS接收机获取无人测量船在磁通门传感器的采样时刻的实时位置数据，并根据预设磁异常函数基于实时位置数据确定磁通门传感器受到的磁异常值，则处理器根据第一校正矩阵、第二校正矩阵和磁异常值对三轴输出实际值进行校准得到目标磁探结果。

其进一步的技术方案为，目标磁探结果为

其中，

是三轴输出实际值，T₁是第一校正矩阵，T₂是第二校正矩阵，Location是无人测量船的实时位置数据，函数f()是预设磁异常函数且预先拟合得到。

其进一步的技术方案为，对第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵、对第二映射矩阵进行时间同步校准得到第二校正矩阵，包括：

基于授时信号根据第一采样时刻和第三采样时刻对第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵；

基于授时信号根据第二采样时刻和第三采样时刻对第二映射矩阵进行时间同步校准得到第二校正矩阵；

第一采样时刻是振动传感器获取得到无人船振动数据的采样时刻，第二采样时刻是惯性姿态测量装置获取得到无人船姿态数据的采样时刻，第三采样时刻是磁通门传感器获取得到三轴输出实际值的采样时刻。

其进一步的技术方案为，基于授时信号根据第一采样时刻和第三采样时刻对第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵，包括：

确定第一校正矩阵为T₁＝A₁+ΔA₁，其中ΔA₁＝A₁(dC-dA)，其中，A₁是第一映射矩阵，dC是第三采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔，dA是第一采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔。

其进一步的技术方案为，无人船振动数据包括振动传感器的质心相对于静止状态时的质心在第二空间坐标系下的位移变化值(Δx,Δy,Δz)，第二空间坐标系以振动传感器在静止状态时的质心为原点、三个轴分别平行于船体坐标系的三个轴，船体坐标系是以无人测量船的重心为原点建立的空间坐标系；

则根据无人船振动数据确定第一映射矩阵，包括：

根据无人船振动数据确定第二空间坐标系的变化矩阵；

根据振动传感器在静止状态时的质心以及磁通门传感器在静止状态时的质心在船体坐标系下的坐标值对变化矩阵进行坐标转换得到第一映射矩阵。

其进一步的技术方案为，根据无人船振动数据确定第二空间坐标系的变化矩阵，包括确定变化矩阵为：

其中，对于任意的参数η＝α、β、γ，s_η＝sin(η)，c_η＝cos(η)，其中α、β、γ根据无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)求得：

其进一步的技术方案为，第一映射矩阵为

其中，A₀为变化矩阵，

其中，对于任意的参数

s_ψ＝sin(ψ)，c_ψ＝cos(ψ)，其中

的计算方法为

其中

由无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)映射得到，

(x₂,y₂,z₂)是振动传感器在静止状态时的质心在船体坐标系下的坐标值，(x₃,y₃,z₃)是磁通门传感器在静止状态时的质心在船体坐标系下的坐标值。

其进一步的技术方案为，无人船姿态数据包括无人测量船在当前采样时刻的姿态运动角速度，根据无人船姿态数据确定第二映射矩阵，包括：

根据无人船姿态数据确定无人测量船从上一个采样时刻到当前采样时刻之间的姿态角增量，并根据姿态角增量修正上一个采样时刻的运动状态矩阵得到当前采样时刻的运动状态矩阵，初始的运动状态矩阵为单位矩阵；

根据惯性姿态测量装置在静止状态时的质心以及磁通门传感器在静止状态时的质心在船体坐标系下的坐标值对当前采样时刻的运动状态矩阵进行坐标转换得到第二映射矩阵，船体坐标系是以无人测量船的重心为原点建立的空间坐标系。

其进一步的技术方案为，根据姿态角增量修正上一个采样时刻的运动状态矩阵得到当前采样时刻的运动状态矩阵，包括确定当前采样时刻t_m的运动状态矩阵为

C_m-1为上一个采样时刻t_m-1的运动状态矩阵，

是无人测量船从上一个采样时刻到当前采样时刻之间的姿态角增量且有

是无人船姿态数据且

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种高精度的极浅水目标磁探系统，该系统综合利用无人测量船上安装的多种传感器采集到的数据对的实测值进行数据校准，可以减小无人船运动与发动机振动导致的测量误差，提高水下铁磁目标探测结果的测量精度。

附图说明

图1是本申请的极浅水目标磁探系统的系统结构图。

图2本申请的极浅水目标磁探系统的执行方法流程图。

图3是振动传感器在无人测量船的发动机振动影响的位移示意图。

图4是本申请的极浅水目标磁探系统中各传感器在一个校准周期内的采样时刻的错位示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种高精度的极浅水目标磁探系统，在无人测量船无法安装云台的基础上，通过综合安装在无人测量船上的多种传感器对磁通门传感器的实测值进行数据校正，首先本申请对采用的校正原理介绍如下：

磁通门传感器测量磁场矢量在磁通门传感器三个彼此垂直的测量轴方向上的分量，磁通门传感器的三个测量轴构成一个测量坐标系，而磁通门传感器的三轴输出实际就是磁场矢量在上述测量坐标系中的分解结果。当磁通门传感器的发生姿态运动时，其本质是上述测量坐标系发生了转动从而形成了一个新的测量坐标系，这时，磁通门传感器的三轴输出变为磁场矢量在该新的测量坐标系中的分解结果。因此如果能够获得该测量坐标系转动过程对应的转动角度值，根据坐标系变换的准则，就可以对磁通门传感器的三轴输出也即实测值进行校正，经校正的实测值就可以消除坐标系运动的影响，从而提高目标检测的精度。因此对磁通门传感器的实测值进行校正的关键在于推演出测量坐标系变化过程中对应的转动角度。

若用i_b,j_b,k_b分别表示磁通门传感器尚未转动时三个测量轴构成的测量坐标系ox_by_bz_b(b系)坐标轴上的单位矢量，而用i_i,j_i,k_i表示磁通门传感器转动结束时三个测量轴构成的新的测量坐标系ox_iy_iz_i(i系)坐标轴上的单位矢量，则i_b,j_b,k_b可分别用i_i,j_i,k_i表示为：

将其改写成矩阵的方式，如下：

其中，P为从i系到b系的坐标系变换矩阵，即

假设有一个磁场矢量V，它在i系下的投影坐标为

在b系下的投影坐标为

若用投影表示法，则有

而若用坐标表示法，则有：

结合[i_bj_bk_b]＝[i_ij_ik_i]P进一步可以得到

从而有

也即

其中

为从b系到i系的坐标变换矩阵。

矩阵

中的每一个元素均表示两套坐标系(b系和i系)相应坐标轴之间夹角的余弦值，比如i_b·j_i表示坐标轴ox_b与oy_i之间夹角的余弦值，即cos(∠x_boy_i)，如果通过其他传感器的测量值获得了上述夹角，进而可以计算其余弦值，得到矩阵

在已知i系中的测量结果的前提下，可以通过

的变换关系，推演得到磁场矢量在b系中的分量，从而完成测量结果的校正。

因此，本申请通过安装在无人测量船上的多种传感器所提供的测量信息来推演出测量坐标系变化过程中对应的转动角度，由此本申请公开的极浅水目标磁探系统的结构请参考图1，该系统包括无人测量船1以及布设在无人测量船1上的磁通门传感器2、惯性姿态测量装置3、GNSS接收机4和振动传感器5。惯性姿态测量装置3的质心O与无人测量船1的重心O重合，惯性姿态测量装置3常用以速率陀螺构成的惯性姿态测量系统。以无人测量船的重心O为原点建立空间坐标系形成船体坐标系OXYZ，如图1所示，典型的建立方法是以X轴指向无人测量船1的艏向，以Z轴指向垂直向上的方向，Y轴由右手法则确定，图中未示出。振动传感器5安装在无人测量船的发动机上，通常是通过刚性连接装置安装在发动机的上表面，其质心表示为O₂。GNSS接收机4采用单站高精度GNSS接收机，如图1所示，磁通门传感器2的质心表示为O₃，GNSS接收机4的电中心表示为O₁，GNSS接收机4和磁通门传感器2可以根据实际需要安装在无人测量船1的合适位置。一旦上磁通门传感器2、惯性姿态测量装置3、GNSS接收机4和振动传感器5在无人测量船1上安装固定后，即认为在静态时与无人测量船1的相对位置保持不变，且各个组件的质心在静态时在船体坐标系OXYZ的坐标值都可以认为是已知的，可以从无人船设计图纸中读取。

磁通门传感器2、惯性姿态测量装置3、GNSS接收机4和振动传感器5均连接处理器，处理器可以是单独的处理器芯片，也可以直接是无人测量船的控制系统，图1中未示出处理器。处理器用于汇总和处理各传感器的信息，处理器的执行方法主要包括如下三部分，请参考图2：

一、确定第一映射矩阵A₁，第一映射矩阵A₁表示无人测量船1的发动机的振动与磁通门传感器2的三轴输出变化值之间的映射关系，也即反映无人测量船1的发动机的振动对磁通门传感器2的影响。

处理器通过振动传感器5在获取无人船振动数据，并根据无人船振动数据确定第一映射矩阵A₁。由于振动传感器5刚性连接无人测量船1的发动机，因此可以用振动传感器5的质心O₂在空间中的运动等效发动机在空间中的运动。在发动机未工作状态下以振动传感器5在静止状态时的质心O₂为原点建立第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂，第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂的三个轴分别平行于船体坐标系OXYZ的三个轴。当发动机工作产生振动时，振动传感器5将测得无人船振动数据，该无人船振动数据包括振动传感器5此时的质心O₂′相对于静止状态时的质心O₂在第二空间坐标系O₂X₂Y₂Z₂下的位移变化值(Δx,Δy,Δz)，请参考图3所示的示意图。本申请通过如下两步由无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)得到A₁：

(1)根据无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)确定第二空间坐标系的变化矩阵A₀为：

其中，对于任意的参数η＝α、β、γ，s_η＝sin(η)，c_η＝cos(η)，其中α、β、γ根据无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)求得：

求得的变化矩阵A₀是无人测量船1的发动机对振动传感器5静止状态时的质心O₂造成的影响，需要进一步转换为对磁通门传感器2的质心的影响。

(2)根据振动传感器5在静止状态时的质心O₂以及磁通门传感器2在静止状态时的质心O₃在船体坐标系OXYZ下的坐标值对变化矩阵A₀进行坐标转换得到第一映射矩阵A₁，第一映射矩阵为

其中：

在上述公式中，对于任意的参数

s_ψ＝sin(ψ)，c_ψ＝cos(ψ)，其中

的计算方法为

其中

由无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)映射得到，

(x₂,y₂,z₂)是振动传感器5在静止状态时的质心在船体坐标系OXYZ下的坐标值，(x₃,y₃,z₃)是磁通门传感器2在静止状态时的质心在船体坐标系OXYZ下的坐标值。

二、确定第二映射矩阵A₂，第二映射矩阵A₂表示无人测量船1的运动状态与磁通门传感器2的三轴输出变化值之间的映射关系，也即反映无人测量船1的运动状态对磁通门传感器2的影响。

处理器通过惯性姿态测量装置3获取无人船姿态数据，并根据无人船姿态数据确定第二映射矩阵A₂。无人船姿态数据包括无人测量船在当前采样时刻t_m的姿态运动角速度记为

本申请也通过如下两步由无人船姿态数据

得到A₂：

(1)根据无人船姿态数据

确定无人测量船从上一个采样时刻t_m-1到当前采样时刻t_m之间的姿态角增量

为

根据姿态角增量

修正上一个采样时刻t_m-1的运动状态矩阵C_m-1得到当前采样时刻t_m的运动状态矩阵

其中，I表示单位矩阵，

每个采样时刻的运动状态矩阵由上一个采样时刻的运动状态矩阵迭代修正得到，而初始的运动状态矩阵为单位矩阵。

同样的，求得的运动状态矩阵C_m反映的是无人测量船1的运动对惯性姿态测量装置造成的影响，因此也需要进一步转换为对磁通门传感器2的影响。

(2)根据惯性姿态测量装置4在静止状态时的质心O₁以及磁通门传感器2在静止状态时的质心O₃在船体坐标系OXYZ下的坐标值对当前采样时刻t_m的运动状态矩阵进行坐标转换得到第二映射矩阵A₂，第二映射矩阵为

其中：

对于任意的参数

s_ξ＝sin(ξ)，c_ξ＝cos(ξ)，其中

由上一个采样时刻t_m-1到当前采样时刻t_m之间的姿态角增量

映射得到，有

系数t₁、t₂、t₃为

(x₃,y₃,z₃)是磁通门传感器2在静止状态时的质心在船体坐标系OXYZ下的坐标值。

三、利用第一映射矩阵A₁和第二映射矩阵A₂对磁通门传感器的三轴输出实际值进行修正。在该系统工作过程中，振动传感器和惯性姿态测量装置按照各自的时钟进行工作并计算得到相应的映射矩阵，而对磁通门传感器的三轴输出实际值进行修正的时刻往往不是振动传感器和惯性姿态测量装置的实际采样时刻。比如图4所示，振动传感器在A时刻采样得到无人船振动数据并由此可以得到第一映射矩阵A₁，惯性姿态测量装置在B时刻采样得到无人船姿态数据并由此可以得到第二映射矩阵A₂，而磁通门传感器在C时刻获取三轴输出实际值并需要利用A₁和A₂进行校正，由此可以看出，从振动传感器和惯性姿态测量装置进行信息采集到校正计算之间存在一定的时间滞后，因此需要对时间不同步误差进行补偿。因此在本申请中，首先利用GNSS接收机的授时能力进行时间同步校准后，再对的磁通门传感器的三轴输出实际值进行校准：

(1)基于GNSS接收机获取到的授时信号对振动传感器、惯性姿态测量装置和磁通门传感器进行时间同步，对第一映射矩阵A₁进行时间同步校准得到第一校正矩阵T₁、对第二映射矩阵A₂进行时间同步校准得到第二校正矩阵T₂:

读取GNSS接收机的授时ppm信号作为当前校准周期的起点(如图4中t时刻)，基于授时信号根据第一采样时刻和第三采样时刻对第一映射矩阵A₁进行时间同步校准得到第一校正矩阵T₁，第一采样时刻是振动传感器获取得到无人船振动数据的采样时刻、也即图4中的A时刻，第三采样时刻是磁通门传感器获取得到三轴输出实际值的采样时刻、也即图4中的C时刻，使用公式可以表示为第一校正矩阵为T₁＝A₁+ΔA₁，其中ΔA₁＝A₁(dC-dA)，A₁是第一映射矩阵，dC是第三采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔、也即图4中C时刻与t时刻之间的时间间隔，dA是第一采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔、也即图4中A时刻与t时刻之间的时间间隔。

类似的，基于授时信号根据第二采样时刻和第三采样时刻对第二映射矩阵A₂进行时间同步校准得到第二校正矩阵T₂，使用公式可以表示为，第二校正矩阵T₂为T₂＝A₂+ΔA₂，其中ΔA₂＝A₂(dC-dB)，A₂是第二映射矩阵，dC是第三采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔、也即图4中C时刻与t时刻之间的时间间隔，dB是第二采样时刻与读取到的最近一个授时信号之间的时间间隔、也即图4中B时刻与t时刻之间的时间间隔。

(2)根据第一校正矩阵T₁和第二校正矩阵T₂对三轴输出实际值

进行校准得到目标磁探结果，磁通门传感器的三轴输出实际值

则通过

对三轴输出实际值进行校准。

进一步的，磁通门传感器的测量值还会收到磁异常的影响，该影响与磁通门传感器相对地球的位置有关，需要获取此时传感器相对地球表面的精确位置信息，可以直接利用GNSS接收机同时还具备的精确定位能力来解决这一问题，因此处理器还通过GNSS接收机获取无人测量船在磁通门传感器的采样时刻的实时位置数据Location，实时位置数据Location主要包括无人船所在位置的经度、纬度及高度，并根据预设磁异常函数f()基于实时位置数据Location确定磁通门传感器受到的磁异常值f(Location)，函数f()预先拟合得到，比如可以依据地磁监测站给出的当日监测结果拟合得到。因此进一步的，根据第一校正矩阵T₁、第二校正矩阵T₂和磁异常值f(Location)对三轴输出实际值

进行校准得到目标磁探结果为

等到下一个校准周期重复上述过程进行校准。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度的极浅水目标磁探系统，其特征在于，所述系统包括无人测量船以及布设在所述无人测量船上的磁通门传感器、惯性姿态测量装置、GNSS接收机和振动传感器，所述惯性姿态测量装置的质心与所述无人测量船的重心重合，所述振动传感器安装在所述无人测量船的发动机上，所述磁通门传感器、惯性姿态测量装置、GNSS接收机和振动传感器均连接处理器，所述处理器的执行方法包括：

通过所述振动传感器在获取无人船振动数据，并根据所述无人船振动数据确定第一映射矩阵，所述第一映射矩阵表示所述无人测量船的发动机的振动与所述磁通门传感器的三轴输出变化值之间的映射关系；

通过所述惯性姿态测量装置获取无人船姿态数据，并根据所述无人船姿态数据确定第二映射矩阵，所述第二映射矩阵表示所述无人测量船的运动状态与所述磁通门传感器的三轴输出变化值之间的映射关系；

基于所述GNSS接收机获取到的授时信号对所述振动传感器、惯性姿态测量装置和磁通门传感器进行时间同步，对所述第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵、对所述第二映射矩阵进行时间同步校准得到第二校正矩阵，并根据所述第一校正矩阵和所述第二校正矩阵对所述磁通门传感器获取到的三轴输出实际值进行校准得到目标磁探结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器还通过所述GNSS接收机获取所述无人测量船在所述磁通门传感器的采样时刻的实时位置数据，并根据预设磁异常函数基于所述实时位置数据确定所述磁通门传感器受到的磁异常值，则所述处理器根据所述第一校正矩阵、所述第二校正矩阵和所述磁异常值对所述三轴输出实际值进行校准得到目标磁探结果。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述目标磁探结果为

其中，

是所述三轴输出实际值，T₁是所述第一校正矩阵，T₂是所述第二校正矩阵，Location是所述无人测量船的实时位置数据，函数f()是所述预设磁异常函数且预先拟合得到。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对所述第一映射矩阵进行时间同步校准得到第一校正矩阵、对所述第二映射矩阵进行时间同步校准得到第二校正矩阵，包括：

基于所述授时信号根据第一采样时刻和第三采样时刻对所述第一映射矩阵进行时间同步校准得到所述第一校正矩阵；

基于所述授时信号根据第二采样时刻和所述第三采样时刻对所述第二映射矩阵进行时间同步校准得到所述第二校正矩阵；

所述第一采样时刻是所述振动传感器获取得到所述无人船振动数据的采样时刻，所述第二采样时刻是所述惯性姿态测量装置获取得到所述无人船姿态数据的采样时刻，所述第三采样时刻是所述磁通门传感器获取得到所述三轴输出实际值的采样时刻。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述基于所述授时信号根据第一采样时刻和第三采样时刻对所述第一映射矩阵进行时间同步校准得到所述第一校正矩阵，包括：

确定所述第一校正矩阵为T₁＝A₁+ΔA₁，其中ΔA₁＝A₁(dC-dA)，其中，A₁是所述第一映射矩阵，dC是所述第三采样时刻与读取到的最近一个所述授时信号之间的时间间隔，dA是所述第一采样时刻与读取到的最近一个所述授时信号之间的时间间隔。

6.根据权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述无人船振动数据包括所述振动传感器的质心相对于静止状态时的质心在第二空间坐标系下的位移变化值(Δx,Δy,Δz)，所述第二空间坐标系以所述振动传感器在静止状态时的质心为原点、三个轴分别平行于船体坐标系的三个轴，所述船体坐标系是以所述无人测量船的重心为原点建立的空间坐标系；

则所述根据所述无人船振动数据确定第一映射矩阵，包括：

根据所述无人船振动数据确定所述第二空间坐标系的变化矩阵；

根据所述振动传感器在静止状态时的质心以及所述磁通门传感器在静止状态时的质心在所述船体坐标系下的坐标值对所述变化矩阵进行坐标转换得到所述第一映射矩阵。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述根据所述无人船振动数据确定所述第二空间坐标系的变化矩阵，包括确定所述变化矩阵为：

其中，对于任意的参数η＝α、β、γ，s_η＝sin(η)，c_η＝cos(η)，其中α、β、γ根据所述无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)求得：

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述第一映射矩阵为

其中，A₀为所述变化矩阵，

其中，对于任意的参数

s_ψ＝sin(ψ)，c_ψ＝cos(ψ)，其中

的计算方法为

其中

由所述无人船振动数据(Δx,Δy,Δz)映射得到，

(x₂,y₂,z₂)是所述振动传感器在静止状态时的质心在所述船体坐标系下的坐标值，(x₃,y₃,z₃)是所述磁通门传感器在静止状态时的质心在所述船体坐标系下的坐标值。

9.根据权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述无人船姿态数据包括所述无人测量船在当前采样时刻的姿态运动角速度，所述根据所述无人船姿态数据确定第二映射矩阵，包括：

根据所述无人船姿态数据确定所述无人测量船从上一个采样时刻到当前采样时刻之间的姿态角增量，并根据所述姿态角增量修正上一个采样时刻的运动状态矩阵得到当前采样时刻的运动状态矩阵，初始的运动状态矩阵为单位矩阵；

根据所述惯性姿态测量装置在静止状态时的质心以及所述磁通门传感器在静止状态时的质心在船体坐标系下的坐标值对当前采样时刻的运动状态矩阵进行坐标转换得到所述第二映射矩阵，所述船体坐标系是以所述无人测量船的重心为原点建立的空间坐标系。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述根据所述姿态角增量修正上一个采样时刻的运动状态矩阵得到当前采样时刻的运动状态矩阵，包括确定当前采样时刻t_m的运动状态矩阵为

C_m-1为上一个采样时刻t_m-1的运动状态矩阵，

是所述无人测量船从上一个采样时刻到当前采样时刻之间的姿态角增量且有

是所述无人船姿态数据且

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