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KR101444620B1 - 3-axis magnetic survey system and method for magnetic survey using the same - Google Patents

3-axis magnetic survey system and method for magnetic survey using the same Download PDF

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Publication number
KR101444620B1
KR101444620B1 KR1020130143175A KR20130143175A KR101444620B1 KR 101444620 B1 KR101444620 B1 KR 101444620B1 KR 1020130143175 A KR1020130143175 A KR 1020130143175A KR 20130143175 A KR20130143175 A KR 20130143175A KR 101444620 B1 KR101444620 B1 KR 101444620B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis
coordinate system
magnetic field
data
measured
Prior art date
Application number
KR1020130143175A
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Korean (ko)
Inventor
임무택
박영수
정현기
신영홍
임형래
전태환
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
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Abstract

The present invention relates to a triaxial magnetic survey system capable of easily surveying a magnetic force for a wide area at the outside by converting raw data obtained from a component of a random coordinate system measured by a triaxial magnetometer into a terrestrial magnetism component value of a geographic coordinate system. A triaxial magnetometer for measuring and transferring component value data of a magnetic field of the earth in x, y, and z axes in a random coordinate system, a satellite positioning compass for transferring satellite positioning data containing progressing direction information of a moving object, and an inclinometer for transferring inclination positioning data containing inclination data in x, and y axes are arranged in a common frame installed on the moving object. A data processor coordinate system converts the raw data obtained as a component in a random coordinate system into a terrestrial magnetism component value in a geographic coordinate system with respect to raw data in a recorder for gathering the transferred data.

Description

3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법{3-AXIS MAGNETIC SURVEY SYSTEM AND METHOD FOR MAGNETIC SURVEY USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a three-axis magnetic force exploration system and a magnetic force exploration method using the same,

본 발명은 3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법에 관한 것으로, 특히 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하여 야외에서 넓은 지역에 대한 자력 탐사를 용이하게 하는 3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a 3-axis magnetic force exploration system and a magnetic force exploration method using the 3-axis magnetic force exploration system. In particular, it converts raw data obtained as a component in an arbitrary coordinate system measured by a 3-axis magnetometer into geomagnetic component values in a geographical coordinate system, And more particularly, to a three-axis magnetic force exploration system and a magnetic force exploration method therefor.

지구 자기장은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 크기, 편각, 복각의 3 요소들로 구성되는 벡터인데, 벡터는 내용은 같으면서 서로 다른 여러 방법으로 표현할 수 있다. 그들 중 하나가 3 축 직교 좌표계(데카르트 좌표계라고도 함)에서의 3 성분으로 나타내는 방법인데, 북쪽 방향을 N(또는 X), 동쪽 방향을 E(또는 Y), 수직으로 아래 방향을 Z(또한 Z)로 하는 지리 좌표계는 이러한 3 축 직교 좌표계에 속한다. The earth magnetic field is generally a vector composed of three elements of magnitude, declination angle and dip angle as shown in FIG. 1, and the vectors can be represented by various methods having the same contents but different from each other. (Or X) in the north direction, E (or Y) in the east direction, Z (and Z) in the vertical direction and the downward direction in the downward direction are denoted by three components in a triaxial orthogonal coordinate system (also called Cartesian coordinate system) ) Belong to these triaxial orthogonal coordinate systems.

그리고 나침반은 제작 원리 상 3 성분 중 수평면 위에서의 2 성분 즉, x 성분과 y 성분의 합성 성분인

Figure 112013106702992-pat00001
의 방향을 나타내도록 설계되어 있다. 따라서 어떤 지점에서 나침반이 일정한 방향을 가리키지 못하고 휙휙 돌아간다는 것은, 수직 성분과는 상관없이, 합성된 수평 성분이 제로에 가까워서 나침반의 바늘을 일정한 방향으로 붙들고 있을 힘이 모자라서이다. 그러므로 자력 탐사를 통해서 공간에서의 편각의 분포를 알기 위해서는 지구 자기장의 3 성분을 동시에 측정할 수 있는 센서를 써야 하는데, 여기에 적합한 센서로는 3 축 플럭스게이트(fluxgate) 센서 등이 있다. The compass is composed of two components on the horizontal plane among the three components, that is, the composite component of the x component and the y component
Figure 112013106702992-pat00001
As shown in FIG. Thus, at any point, the compass does not point in a certain direction and swirls around, because the synthesized horizontal component is close to zero, regardless of the vertical component, so that the compass can not hold the needle in a certain direction. Therefore, in order to know the distribution of declination in the space through magnetism survey, a sensor capable of simultaneously measuring three components of the earth's magnetic field should be used. A suitable sensor is a three-axis fluxgate sensor.

이러한 3 축 자력계는 이미 오래 전에 만들어지고 실험실 안에서는 매우 잘 그리고 자주 쓰여 왔지만, 야외에서의 자력 탐사에서는 별로 쓰이지 않아왔다. These three-axis magnetometers have long been built and used very well and often in the laboratory, but they have not been used in magnetic field exploration outdoors.

그 주된 이유는 3 축 자력계로 측정했을 때 측정 당시의 임의의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하는 것이 힘들다는 문제점 때문이며, 이는 결국 야외에서의 자력 탐사 자체를 어렵게 하고 탐사 자료의 결과물 도출을 더디게 하는 주요 원인이 되고 있다.
The main reason for this is that it is difficult to convert the raw data obtained from the components in any coordinate system at the time of measurement to the geomagnetic component values in the geographical coordinate system when measured with a triaxial magnetometer, It is becoming a major cause of difficulties and slowing the yield of the exploration data.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하여 야외에서 넓은 지역에 대한 자력 탐사를 용이하게 하는 3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its object is to provide a geomagnetic sensor that converts raw data obtained as a component in a certain coordinate system measured by a triaxial magnetometer into geomagnetic component values in a geographic coordinate system, A three-axis magnetic force exploration system that facilitates magnetic force exploration and a magnetic force exploration method using the same.

특히 본 발명에서는 3 축 자력계와 위성측위 나침반, 2 축 경사계를 통합한 체계를 구축함으로써 원시 자료를 지자기 성분값으로 쉽게 변환할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
In particular, in the present invention, it is intended to easily convert raw data into geomagnetic element values by constructing a system that integrates a three-axis magnetometer, a satellite positioning compass, and a two-axis inclinometer.

본 발명에 따르면, 이동체 상에 설치되는 공통 프레임에, 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값 자료를 측정하여 전달하는 3 축 자력계와, 상기 이동체의 진행방향 정보를 포함한 위성측위 자료를 전달하는 위성측위 나침반과, X축 및 Y축 경사값을 포함한 경사측위 자료를 전달하는 경사계가 배치되며, 전달되는 자료를 취합한 기록계의 원시 자료에 대하여 자료 처리기에서 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 좌표계 변환하는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템을 제공한다. According to the present invention, there is provided a three-axis magnetometer for measuring and transmitting geomagnetic field component data in X, Y and Z axes in an arbitrary coordinate system to a common frame installed on a moving object, And an inclinometer that transmits the inclined positioning data including the X-axis and Y-axis inclination values are disposed on the basis of the coordinate system of the satellite, And the geomagnetic component values in the geographical coordinate system are converted to coordinate values in the coordinate system.

바람직하게는, 상기 이동체는 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계가 고정된 공통 프레임을 운반하는 수단으로, 육상 이동 수단, 해상 이동 수단 및 항공 이동 수단 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. Preferably, the moving body is a means for transporting a common frame to which a triaxial magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer are fixed, and is characterized by being one of land moving means, marine moving means and air moving means.

바람직하게는, 상기 좌표계 변환은, 상기 3 축 자력계에서 전달되는 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값과, 상기 위성측위 나침반에서 전달되는 이동체의 위도, 경도, 진행방향 그리고 이동체의 높이와, 상기 경사계에서 전달되는 이동체의 X축 및 Y축 경사값을 원시 자료로 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the coordinate system conversion is performed based on the geomagnetic field component values in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system transmitted from the triaxial magnetometer, and the latitude, longitude, The traveling direction, the height of the moving object, and the X-axis and Y-axis inclination values of the moving object transmitted from the inclinometer as source data.

바람직하게는, 상기 자료 처리기의 좌표계 변환은, 3 차원 공간에서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)를 아래 수학식 1을 통해 지리 3 축 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)로 변환하되, Preferably, the coordinate system transformation of the data processor comprises transforming a vector V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured in an arbitrary three-axis orthogonal coordinate system X 1 Y 1 Z 1 in a three- To the vector V f (x f , y f , z f ) measured at the geographic three-axis coordinate system X f Y f Z f ,

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013106702992-pat00002
Figure 112013106702992-pat00002

상기 경사계가 측정한 2축 경사값(α, β)과 상기 위성측위 나침반이 측정한 진행방향 각도(η)를 통해 회전각(γ, δ, ε)을 아래 수학식 2를 통해 유도하여 변환하는 것을 특징으로 한다. The rotation angles γ, δ, and ε are derived by the following equation (2) through the biaxial tilt values α and β measured by the inclinometer and the traveling direction angle η measured by the satellite positioning compass .

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013106702992-pat00003
Figure 112013106702992-pat00003

여기에서, From here,

Figure 112013106702992-pat00004
임.
Figure 112013106702992-pat00004
being.

바람직하게는, 상기 자료 처리기는 좌표계 변환 이후에, 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(

Figure 112013106702992-pat00005
)에서 자성 물질을 포함하고 있는 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00006
)을 제거하는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 한다. Preferably, after the coordinate system transformation, the data processor converts the magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system
Figure 112013106702992-pat00005
The magnetic field generated by the moving body itself containing the magnetic material
Figure 112013106702992-pat00006
) Is further removed.

바람직하게는, 상기 자료 처리기는, 지구 자기장 내에 이동체가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(

Figure 112013106702992-pat00007
)과 이동체 자체가 갖고 있는 자기 모멘트에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00008
)의 벡터적 합인
Figure 112013106702992-pat00009
를 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00010
)에서 제거하게 되며, 이동체 자체의 유도 자기 모멘트와 이동체 잔류 자기 모멘트를 역산에 의해 계산하고, 위치별로 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정된 자기장 성분값들로부터 상기 유도 자기 모멘트와 잔류 자기 모멘트로부터 계산된 자기장을 차감함으로써 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00011
)을 제거하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the data processor further comprises: an induction magnetic field generated by the presence of a moving object in the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00007
) And the magnetic field generated by the magnetic moment of the moving object itself
Figure 112013106702992-pat00008
) ≪ / RTI >
Figure 112013106702992-pat00009
The magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system
Figure 112013106702992-pat00010
The inductive magnetic moment of the moving body itself and the residual magnetic moment of the moving body are calculated by inverse calculation and the calculated magnetic moments and the residual magnetic moments from the magnetic field component values measured by the three- By subtracting the magnetic field, the magnetic field generated by the mobile body itself
Figure 112013106702992-pat00011
) Is removed.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 이동체의 고정된 공통 프레임에 측정 수단들인 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계를 고정배치하고, 이동체를 측선을 따라 이동시키는 단계; (b) 이동 중 측정 수단들인 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계를 통해 측정된 데이터를 기록계로 전달되어 수집하는 단계; 및 (c) 상기 기록계로부터 수집된 데이터를 전달받은 자료 처리기에서 해당 원시 자료에 대하여 자료 처리기에서 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 좌표계 변환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a moving object, comprising the steps of: (a) fixedly positioning a three-axis magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer as measurement means in a fixed common frame of a moving object; (b) transmitting and collecting data measured through the three-axis magnetometer, the satellite positioning compass, and the inclinometer, which are measurement means during movement, to the recorder; And (c) transforming the raw data obtained as a component in a coordinate system in a data processor into a geomagnetism component value in a geographic coordinate system for the corresponding primitive data in a data processor receiving data collected from the recording system; The method includes the steps of:

바람직하게는, 상기 이동체는 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계가 고정된 공통 프레임을 운반하는 수단으로, 육상 이동 수단, 해상 이동 수단 및 항공 이동 수단 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. Preferably, the moving body is a means for transporting a common frame to which a triaxial magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer are fixed, and is characterized by being one of land moving means, marine moving means and air moving means.

바람직하게는, 상기 (c) 단계의 좌표계 변환은, 상기 3 축 자력계에서 전달되는 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값과, 상기 위성측위 나침반에서 전달되는 이동체의 위도, 경도, 진행방향 그리고 이동체의 높이와, 상기 경사계에서 전달되는 이동체의 X축 및 Y축 경사값을 원시 자료로 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the coordinate system conversion in the step (c) includes: a comparison between the geomagnetic field component values in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system transmitted from the triaxial magnetometer, And the slope of the moving object, which is transmitted from the inclinometer, are used as source data.

바람직하게는, 상기 (c) 단계에서 자료 처리기의 좌표계 변환은, 3 차원 공간에서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)를 아래 수학식 1을 통해 지리 3 축 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)로 변환하되, Preferably, the coordinate system transformation of the data processor in the step (c) comprises transforming the vector V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured in an arbitrary three-axis orthogonal coordinate system X 1 Y 1 Z 1 but converted by the expression (1) below as the vector V f (x f, y f , z f) measured in the geographic coordinate system, the three-axis x f Y f z f,

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013106702992-pat00012
Figure 112013106702992-pat00012

상기 경사계가 측정한 2축 경사값(α, β)과 상기 위성측위 나침반이 측정한 진행방향 각도(η)를 통해 회전각(γ, δ, ε)을 아래 수학식 2를 통해 유도하여 변환하는 것을 특징으로 한다. The rotation angles γ, δ, and ε are derived by the following equation (2) through the biaxial tilt values α and β measured by the inclinometer and the traveling direction angle η measured by the satellite positioning compass .

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013106702992-pat00013
Figure 112013106702992-pat00013

여기에서, From here,

Figure 112013106702992-pat00014
임.
Figure 112013106702992-pat00014
being.

바람직하게는, 상기 (c) 단계에서 자료 처리기는 좌표계 변환 이후에, (d) 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(

Figure 112013106702992-pat00015
)에서 자성 물질을 포함하고 있는 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00016
)을 제거하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다. Preferably, in the step (c), the data processor converts the coordinate system to a magnetic field (d) measured by a three-
Figure 112013106702992-pat00015
The magnetic field generated by the moving body itself containing the magnetic material
Figure 112013106702992-pat00016
) Is further performed.

바람직하게는, 상기 (d) 단계에서 자료 처리기는, 지구 자기장 내에 이동체가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(

Figure 112013106702992-pat00017
)과 이동체 자체가 갖고 있는 자기 모멘트에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00018
)의 벡터적 합인
Figure 112013106702992-pat00019
를 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00020
)에서 제거하게 되며, 이동체 자체의 유도 자기 모멘트와 이동체 잔류 자기 모멘트를 역산에 의해 계산하고, 위치별로 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정된 자기장 성분값들로부터 상기 유도 자기 모멘트와 잔류 자기 모멘트로부터 계산된 자기장을 차감함으로써 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00021
)을 제거하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, in the step (d), the data processor generates the induction magnetic field generated by the presence of the moving object in the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00017
) And the magnetic field generated by the magnetic moment of the moving object itself
Figure 112013106702992-pat00018
) ≪ / RTI >
Figure 112013106702992-pat00019
The magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system
Figure 112013106702992-pat00020
The inductive magnetic moment of the moving body itself and the residual magnetic moment of the moving body are calculated by inverse calculation and the calculated magnetic moments and the residual magnetic moments from the magnetic field component values measured by the three- By subtracting the magnetic field, the magnetic field generated by the mobile body itself
Figure 112013106702992-pat00021
) Is removed.

본 발명에 따르면, 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하여 야외에서 넓은 지역에 대한 자력 탐사를 용이하게 하는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of facilitating magnetic field exploration for a wide area outdoors by converting raw data obtained by a component in a certain coordinate system measured by a triaxial magnetometer into geomagnetic component values in a geographic coordinate system.

특히 3 축 자력계와 위성측위 나침반, 2 축 경사계를 통합한 체계를 구축함으로써 원시 자료를 지자기 성분값으로 쉽게 변환할 수 있도록 하는 효과도 있다.
Especially, it is possible to easily convert raw data into geomagnetic element values by constructing a system that integrates a triaxial magnetometer, a satellite positioning compass, and a biaxial tiltmeter.

도 1은 지구 자기장을 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 통한 자력 탐사 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 나타내는 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 통해 실시된 자력 탐사 과정을 설명하기 위한 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a method of expressing a geomagnetic field. FIG.
2 is a view for explaining a 3-axis magnetic force exploration system according to the present invention.
3 is a flowchart for explaining a magnetic force exploration method using a 3-axis magnetic force exploration system according to the present invention.
4 shows a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention.
5 to 12 are diagrams for explaining a magnetic force exploration process performed through a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention.

이하 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention and a magnetic force exploration method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a view for explaining a 3-axis magnetic force exploration system according to the present invention.

지구 자기장은 벡터적 성질을 가진 물성으로서 공간에서 이를 재는 센서의 상대적인 자세에 따라서 값이 다르게 측정된다. 본 발명에서는 배 또는 땅 위에서 3 성분 자력 탐사를 할 수 있도록 함을 그 목적으로 한다. The Earth's magnetic field is a vector property and its value is measured differently depending on the relative position of the sensor in space. The object of the present invention is to enable three-component magnetic exploration on a ship or on the ground.

이를 위한 3 축 자력 탐사 시스템은 이동체 상에 공통 프레임(150)이 설치되고 해당 공통 프레임(150)에 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)가 배치되며, 이들 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)로부터의 데이터를 기록계(140)에서 취합하여 자료 처리기(160)로 전달하면, 해당 자료 처리기(160)에서 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하는 구조이다. The three-axis magnetic force exploration system includes a three-axis magnetometer 110, a satellite positioning compass 120 and an inclinometer 130 disposed on a common frame 150 on a moving body, When the data from the axis magnetometer 110, the satellite positioning compass 120 and the inclinometer 130 are collected by the recorder 140 and transmitted to the data processor 160, the data measured by the three- It is a structure that converts raw data obtained by components in arbitrary coordinate system into geomagnetic component values in geographical coordinate system.

여기에서 실제 측정이 이루어지는 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)는 상기 공통 프레임(150)에 고정되며, 이들 측정 수단들로부터 데이터를 전달받아 수집하는 기록계(140)는 공통 프레임(150)에 설치되지 않을 수 있다. The three-axis magnetometer 110, the satellite positioning compass 120, and the inclinometer 130 where the actual measurement is performed are fixed to the common frame 150, and the recorder 140, which receives and collects data from the measurement units, May not be installed in the common frame 150.

또한 상기 자료 처리기(160)는 상기 기록계(140)로부터 측정 자료를 전달받아 처리하는 수단으로 상기 이동체에 설치될 필요는 없으며, 특별히 연속적인 자료 변환이 필요한 상황이 아니라면 외부에 설치되어 시간 경과 후 기록계(140)의 측정 자료를 전달받아 자료 변환을 수행하는 것도 가능하다. Further, the data processor 160 does not need to be installed in the moving object as means for receiving and processing the measurement data from the recorder 140, and if it is not a situation requiring continuous data conversion, It is also possible to perform the data conversion by receiving the measurement data of the server 140.

또한 상기 이동체는 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)가 고정된 공통 프레임(150)을 운반하는 수단으로, 육상에서는 차량과 같은 육상 이동 수단일 수 있으며, 해상에서는 선박과 같은 해상 이동 수단일 수 있고, 공중에서는 비행기와 같은 항공 이동 수단일 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사는 이동체를 통한 이동이 가능한 조건이라면, 육상, 해상 및 공중의 어디에서라도 이루어질 수 있을 것이다. The moving body may be a means for transporting a common frame 150 on which a triaxial magnetometer 110, a satellite positioning compass 120 and an inclinometer 130 are fixed, and may be a land moving means such as a vehicle on land, Such as a ship, and may be an airborne vehicle such as an airplane in the air. Therefore, the three-axis magnetic force exploration according to the present invention can be performed anywhere on land, sea and air, provided that the movement through the mobile body is possible.

여기에서 이동체 상의 공통 프레임(150)에 설치되는 3 축 자력계(110)는 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값을 측정하여 상기 기록계(140)로 실시간 전달하게 되며, 상기 위성측위 나침반(120)은 상기 이동체의 진행방향 정보를 포함한 위성측위 자료를 상기 기록계(140)로 실시간 전달하게 되며, 상기 경사계(130)는 X축 및 Y축 경사값을 포함한 경사측위 자료를 상기 기록계(140)로 실시간 전달하게 된다. Here, the triaxial magnetometer 110 installed in the common frame 150 on the mobile body measures the values of the earth magnetic field components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system and transmits them to the recorder 140 in real time And the satellite positioning compass 120 transmits the satellite positioning data including the moving direction information of the moving object to the recording system 140 in real time. The inclinometer 130 measures the inclined position including the X-axis and Y- Data is transmitted to the recorder 140 in real time.

한편, 기록계(140)에서 취합된 데이터를 전달받은 자료 처리기(160)는 해당 자료를 통해 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하며, 그 상세한 과정은 이하의 설명을 통해 명확히 이해될 수 있을 것이다. The data processor 160 receives the collected data from the recorder 140 and converts the raw data obtained from the arbitrary coordinate system measured by the triaxial magnetometer into geomagnetic element values in the geographical coordinate system through the data, The detailed procedure will be clearly understood from the following description.

도 3에는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 통한 자력 탐사 방법을 설명하기 위한 흐름도가 도시되어 있다. FIG. 3 is a flow chart for explaining a magnetic force exploration method using a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention.

먼저 S10 단계로서, 상기 이동체에 고정된 공통 프레임(150)에는 측정 수단들인 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)가 고정배치되며, 이러한 공통 프레임(150)을 운반하는 이동체는 미리 정해진 측선을 따라 이동할 것이다. First, in step S10, a three-axis magnetometer 110, a satellite positioning compass 120, and an inclinometer 130 are fixedly disposed on a common frame 150 fixed to the moving object, and the common frame 150 is transported The moving object will move along a predetermined sideline.

여기에서 상기 기록계(140)는 상기 공통 프레임(150) 상에 함께 고정배치되거나 이동체 상에 위치될 수 있으며, 상기 공통 프레임(150) 상의 측정 수단들인 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)로부터 데이터를 전달받을 수 있는 위치라면 어떠한 위치라도 관계없다. The recording system 140 may be fixedly disposed on the common frame 150 or may be positioned on the moving body and may include three-axis magnetometers 110 as measuring means on the common frame 150, a satellite positioning compass 120 And the inclinometer 130, as long as it can receive the data.

그리고 S20 단계로서, 이동 중 측정 수단들인 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)를 통해 개별 측정이 이루어지고 측정된 데이터들은 상기 기록계(140)로 전달되어 수집될 것이다. In step S20, individual measurements are made through the three-axis magnetometer 110, the satellite positioning compass 120, and the inclinometer 130, which are measurement means during the movement, and the measured data are transmitted to the recorder 140 and collected .

여기에서 본 발명의 3 축 자력 탐사 시스템 및 이를 통한 자력 탐사 방법은 측선을 따라 이동하는 이동체에서 다양한 측정 수단들을 통해 측정된 데이터를 통해 정확한 지리좌표계에서의 자기장 성분값을 도출하는 것이지만, 이 원리에 따르면 당연히 측정 수단들이 이동을 하지 않는 경우에도 그대로 적용될 수 있음은 물론이다. The three-axis magnetic force exploration system of the present invention and the magnetic force exploration method using the three-axis magnetic force exploration system of the present invention derive the magnetic field component values in the accurate geographical coordinate system through data measured through various measurement means in a mobile body moving along a sideline. It goes without saying that the measurement means can be applied as they are without moving.

그리고 S30 단계로서, 상기 기록계(140)로부터 수집된 데이터를 전달받은 자료 처리기(160)에서 해당 자료를 통해 3 축 자력계로 측정한 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 변환하게 된다. In step S30, the data processor 160 receiving the data collected from the recorder 140 transmits the raw data obtained by the component in the arbitrary coordinate system measured by the three-axis magnetometer through the corresponding data to the geomagnetism component value in the geographical coordinate system .

이 같은 자료 처리기(160)의 자료 변환은 기록계(140)의 데이터 수집과 동시에 이루어질 수 있지만, 특별히 연속적인 자료 변환이 필요한 상황이 아니라면 시간 경과 후 기록계(140)의 측정 자료를 전달받아 자료 변환을 수행하는 것도 가능하다. The data conversion of the data processor 160 may be performed simultaneously with the data collection of the recorder 140. However, unless a continuous data conversion is required, the data conversion of the recorder 140 is performed after a lapse of time. It is also possible to perform.

특히 S40 단계로서, 상기 자료 처리기(160)는 이동체의 자기장으로 인한 결과 오차를 감안해 상기 S30 단계의 자료 변환 과정에서의 변환 자료의 정확도를 높이기 위해 상기 S30 단계의 결과인 지리 좌표계에서의 지자기 성분값에서 이동체의 자기장으로 인한 자기장 성분값을 제거하는 작업을 더 실시할 수 있다.
In particular, in step S40, the data processor 160 calculates the geomagnetism component value in the geographic coordinate system, which is the result of step S30, in order to increase the accuracy of the transformed data in the data conversion process of step S30, The magnetic field component value due to the magnetic field of the moving object can be further removed.

이제 본 발명의 상술한 구성 및 원리에 따른 3 축 자력 탐사 시스템에 대하여 이하에서는 실제 시스템 제작예를 통해 보다 상세히 설명하게 되며, 또한 이 3 축 자력 탐사 시스템을 활용해 해상 및 육상에서 실시한 자력 탐사의 실제예를 통해 보다 정확하게 본 발명의 자력 탐사 방법을 이해할 수 있을 것이다. Hereinafter, a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention will be described in more detail with reference to an actual system production example. In addition, the three-axis magnetic force exploration system will be described in detail. The magnetic exploration method of the present invention can be more accurately understood through actual examples.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이 3 축 자력계(110) 1대, 위성측위 나침반(120) 1대, 경사계(130) 1대 및 이들로부터 나오는 자료들을 실시간으로 통합하고 기록할 수 있는 기록계(140) 1 대를 기본 구성품으로 하는 3 축 자력 탐사기를 구축하였다.4, a three-axis magnetometer 110, a satellite positioning compass 120, an inclinometer 130, and a recorder 140 capable of real-time integration and recording of data from the three- We constructed a 3-axis magnetic probe with one basic component.

3 축 자력계(110) 1대, 위성측위 나침반(120) 1대, 경사계(130)를 장착한 공통 프레임의 진행 방향은 +X, 오른쪽 방향을 +Y, 수직으로 아래쪽 방향을 +Z 로 설정하였다. 다만, 2 축 위성측위 나침반(120)은 내부적으로는 진행 방향이 +X, 왼쪽 방향이 +Y 로 설정되어 있지만, 측정하여 얻은 Y 성분에다가 (-)를 한 번 곱함으로써 전체 좌표계의 약속과 일치하도록 하였다. 한편, 기록계(140)는 좌표계와는 독립적이므로 어떻게 장착해도 상관없다. A common frame having one triaxial magnetometer 110, one satellite positioning compass 120, and inclinometer 130 is set in the + X direction, the right direction + Y, and the downward direction + Z . However, the two-axis satellite positioning compass 120 internally has a + X direction and a + Y direction in the left direction. However, by multiplying the Y component obtained by the measurement by (-) once, Respectively. On the other hand, since the recorder 140 is independent of the coordinate system, it may be mounted.

여기에서 3 축 자력계(110)로는 미국 MEDA 사의 모델 FVM-400(fluxgate vector magnetometer 400)을 사용할 수 있다. Here, as the three-axis magnetometer 110, a model FVM-400 (fluxgate vector magnetometer 400) manufactured by MEDA Corporation of USA can be used.

또한, 위성측위 나침반(120)으로서는 GNSS 나침반으로서 카나다 Hemispere 사의 모델 SSV-100(Simple GPS Satellite Vector 100)을 사용하였는데, 위성측위 나침반(120)은 두 개의 GNSS 안테나를 주 모듈로 하여 설계, 제작되어 있어서 각 안테나의 위상 중심(phase center)을 연결하는 기준 축, 다시 말해 도 2에서는 X 축의 방위각을 잴 수 있다. As a satellite positioning compass 120, a model SSV-100 (Simple GPS Satellite Vector 100) of Hemispere Co., Ltd. is used as a GNSS compass. The satellite positioning compass 120 is designed and manufactured by using two GNSS antennas as main modules The reference axis connecting the phase centers of the respective antennas, that is, the azimuth of the X axis in FIG. 2, can be measured.

한편, 2 축 경사계(130)로서는 미국 Applied Geomechanics 사의 모델 MD900-T를 사용하였는데, 이것으로 측정된 경사각은 수평으로부터 측정 방향의 (+) 끝이 내려가 있으면 (+)로 반대이면 (-)로 표현하는 방식을 채택하고 있다. 그런데, 경사계 자체의 Y 방향은 왼쪽으로 규정되어 있으므로 경사계의 Y 방향도 전체 프레임의 Y 방향에 일치시키기 위해서는, 측정하여 얻은 Y 성분에다가 (-)를 한 번 곱하면 된다. As the biaxial inclinometer 130, a model MD900-T manufactured by Applied Geomechanics Inc. was used. The inclination angle measured by this was expressed as (+) when the (+) end of the measuring direction was lowered from the horizontal . Since the Y direction of the inclinometer itself is defined to the left, in order to make the Y direction of the inclinometer coincide with the Y direction of the entire frame, the Y component obtained by measurement may be multiplied by (-) once.

그리고, 위에서 설명한 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)로부터 나오는 자료를 실시간으로 읽고 쓰는 기록계(140)로서는, 임베디드 컴퓨팅 시스템 칩(embedded computing system chip)을 기본으로 하고, 여러 가지 입·출력 포트를 가지는 기록계를 구성하였다 The recording system 140 that reads and writes data from the three-axis magnetometer 110, the satellite positioning compass 120, and the inclinometer 130 in real time as described above is based on an embedded computing system chip , And a recording system having various input / output ports

한편, 아래의 표 1은 상술한 3 축 자력계(110), 위성측위 나침반(120) 및 경사계(130)로부터 기록계(140)에 전달되어진 자료의 일부를 나타낸다. Table 1 below shows a part of data transmitted from the three-axis magnetometer 110, the satellite positioning compass 120, and the inclinometer 130 to the recorder 140.

기록계 자료Record data A□ -17264, 30829, 34722, HEHDT, 240.12, T*1A, $GPGGA, 040814.00, 3408.90940, N, 12652.72603, E, 2, 08, 1.0, 5.4, M, 19.9, M, 7.0, 0129*45, $GPVTG, 239.95, T, 246.92, M, 6.34, N, 11.73, K, D*1C, $ -6.9656, -0.4179, 31.08, N3131,A @ -17264 , 30829 , 34722 , HEHDT, 240.12 , T * 1A, $ GPGGA, 040814.00 , 3408.90940 , N , 12652.72603 , E , 2, 08, 1.0, 5.4, M, 19.9 , M , 7.0, $ GPVTG, 239.95 , T , 246.92 , M , 6.34 , N , 11.73 , K , D * 1C, $ -6.9656 , -0.4179 , 31.08 , N3131 ,

표 1의 자료에서 맨 앞 부분의 밑줄친 숫자 3 개는 3 축 자력계(110)의 X 축(배의 진행 방향), Y 축(배의 오른쪽 방향), Z 축(수직으로 아래 방향)의 자기장 성분값이고, HEHDT 뒤의 숫자는 배의 진행 방향이며, GPGGA 뒤의 숫자는 각각 시간(세계 표준시 04 시는 우리나라 시간으로는 13시가 됨), 위도(북위 34도 08.90940분), 경도(동경 126도 52.72603분), 기준 타원체로부터의 높이를 뜻하고, GPVTG 뒤의 두 숫자는 배의 진행 방향과 관련있지만 HEHDT 뒤의 숫자와는 서로 다르게 계산한 배의 방향, 세 번째와 네 번째 숫자는 속도로서 차례대로 6.34 노트와 11.73 km/h를 뜻하며, $ 뒤의 숫자는 각각 경사계의 X 축(배의 진행 방향), Y 축(배의 왼쪽 방향, 위의 자력계 센서 및 GNSS 나침반의 축들과 같게 만들기 위해서 나중에 (-)를 곱하면 배의 오른쪽 방향의 경사가 됨)의 경사값, 경사계 내부의 온도, 경사계의 일련번호이다. In the data of Table 1, the three underlined numbers at the beginning of the data are the magnetic field of the 3-axis magnetometer 110 in the X-axis (the direction of doubling), the Y-axis (in the right direction of the doubling) The number after the HEHDT is the progression direction of the ship, and the numbers after the GPGGA are the time (13 o'clock in Korea time), latitude (34 degrees 08.90940 latitude in north latitude), and longitude 52.72603 min), the height from the reference ellipsoid, the two numbers after GPVTG are related to the direction of the ship, but the direction of the ship calculated differently from the number behind the HEHDT, the third and fourth digits are the speed The numbers after $ represent the X axis of the inclinometer (the direction of the doubling), the Y axis (the left direction of the ship, the magnetometers of the upper and the GNSS compass axes) The slope of the rightward direction of the ship multiplied by (-) later) The internal temperature, and the serial number of the inclinometer.

이들 자료들 중 배의 위치인 경도, 위도, 높이, 배의 방향, 배의 경사 자료 임의의 좌표계에서의 X 축, Y 축, Z 축 방향의 지구 자기장 성분값들로부터 좌표계 변환 과정을 거쳐 N(북쪽), E(동쪽), Z(수직으로 아래쪽) 방향의 지구 자기장 성분값들로 바꾸게 된다.In this paper, we propose a new method of transforming the data of geomagnetic field in the X, Y and Z directions of the arbitrary coordinate system. North), E (east) and Z (vertically downward).

한편, 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템의 정확도를 비교하기 위해 다음과 같은 탐사기를 통해 탐사를 병행하였다. Meanwhile, in order to compare the accuracy of the three-axis magnetic force exploration system according to the present invention, exploration was carried out through the following probe.

육상 탐사에서 주로 쓰인 G-858 총자력 탐사기는 광 펌핑에 의한 자기장의 측정 원리를 이용하여 지구 자기장 벡터의 크기인 총자력값을 측정하는 기계로서, GNSS 수신기로부터 나오는 좌표값과 시간을 측정한 총자력값과 함께 기록할 수 있다. The G-858 total magnetic force probe, which is mainly used in land survey, measures the total magnetic force value, which is the magnitude of the earth magnetic field vector, by using the measurement principle of the magnetic field by optical pumping. It can be recorded together with the magnetic force value.

아래의 표 2는 G-858 총자력 탐사기로부터 얻은 자료로서, 경도(degree), 위도(degree), 기준 타원체로부터의 높이(m), 윗 센서로부터 읽은 총자력값(nT), 아랫 센서로부터 읽은 총자력값(nT), 변화율(두 값의 차이를 두 센서 사이의 거리인 0.46 m로 나눈 것, nT/m), 시간(hh:mm:ss.sss), 날짜(2012년 03월 06일) 순으로 저장된다. 이들 자료로부터 지구 자기장의 세기, 변화율 등의 분포도를 그릴 수 있다.Table 2 below shows the data obtained from the G-858 Total Magnetic Probe, including the degree, the degree, the height (m) from the reference ellipsoid, the total magnetic force reading (nT) from the top sensor, (NT / m), time (hh: mm: ss.sss), date (March 06, 2012) ). From these data, it is possible to draw the distribution of the intensity of the earth's magnetic field, rate of change, and so forth.

경도
(°E)
Hardness
(° C)
위도
(°N)
Latitude
(N)
높이
(m)
Height
(m)
총자력값(위)
(nT)
Total magnetic force value (above)
(nT)
총자력값(아래)
(nT)
Total magnetic force value (below)
(nT)
변화율
(nT/m)
Rate of change
(nT / m)
시간
(hh:mm:ss)
time
(hh: mm: ss)
날짜
(mm/dd/yy)
date
(mm / dd / yy)
126.89951465126.89951465 34.1583535534.15835355 49.49549.495 48965.56848965.568 48975.54648975.546 21.69121.691 11:56:46.7811: 56: 46.78 03/06/1203/06/12

도 5는 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 통한 실제 탐사가 이루어진 지역에 대한 지도이다. 도 5의 왼쪽 위 지도는 청산도를 중심으로 동서로 약 55 km, 남북으로 약 80 km 정도의 넓은 지역을, 도 5의 오른쪽 지도는 청산도와 여서도를 잇는 선을 중심으로 동서로 약 20 km, 남북으로 약 50 km 정도의 지역을, 도 5의 왼쪽 아래 지도는 청산도를 중심으로 동서로 약 11 km, 남북으로 약 10 km 정도의 지역을 나타내고 있다. FIG. 5 is a map of an actual exploration area through a three-axis magnetic force exploration system according to the present invention. The upper left map of FIG. 5 shows a wide area of about 55 km from east to west and about 80 km from north to south, and a line from Cheongsan Island to Yeosu Island, about 20 km from east to west and from north to south The map on the lower left of Figure 5 shows an area of about 10 km from east to west and about 10 km from north to south, centered on Cheongsan Island.

도 6은 연안 자력 탐사를 한 측선의 배치도이다.FIG. 6 is a layout diagram of a survey line for coastal magnetic force survey.

연안에 대한 자력 탐사는 2012. 10. 10. 에 하였으며, 청산도의 북동쪽에 있는 진산리에 있는 진산항에서 출발하여 탐사를 마친 뒤에 다시 진산항으로 돌아왔다. 원래 나무로 지어진 배를 빌리기를 바랐으나 그 바람은 이루어지지 않았고 도 4에서 보듯이 일부 금속을 써서 지어진 배를 빌리게 되었다. 따라서 이러한 금속 때문에 생긴 인공적인 잡음을 소거하는 과정을 자료 처리에서 거치게 된다. 또 이러한 잡음 소거 과정에 입력 자료로 쓸 탐사 자료를 얻기 위해서 도 6의 오른쪽 아래에 표시된 지점에서 제자리에서 동그라미를 5 번 그리는 항행을 하면서 자료를 얻었다. Magnetic exploration for the coast was made on October 10, 2012. After the exploration from Jinshan Port in Jinan-ri in the northeast of Cheongsan-do, it returned to Jinshan Port. I originally wanted to rent a wooden ship but the wind was not done and I borrowed a ship built with some metal as shown in Figure 4. Therefore, the process of eliminating the artificial noise caused by these metals is subjected to data processing. In order to obtain the exploration data to be used as the input data in the noise cancellation process, data was obtained by drawing 5 circles in place at the lower right corner of FIG.

도 6의 탐사 해역의 중심의 좌표는 (126° 53′ 40″ E, 34° 08′ 01″ N, WGS84 좌표계 기준)이고, IGRF 로부터 계산한(Maus, S. et al., 2005) 지구 자기장의 성분값은 bn = 31425 nT, be = -3850 nT, bh = 31660 nT, bz = 37412 nT, total = 49010 nT, decl = -7.0°, incl = 49.8°(여기서, bn 은 진북 방향 성분, be 는 진동 방향 성분, bh 는 수평 방향 성분, bz 는 수직 아래 방향 성분, decl 은 자편각, incl 은 복각임)이다. The coordinates of the center of the exploration area in FIG. 6 are (126 ° 53 '40 "E, 34 ° 08'01" N, based on the WGS84 coordinate system) and calculated from IGRF (Maus, S. et al., 2005) a component value b n = 31425 nT, b e = -3850 nT, b h = 31660 nT, b z = 37412 nT, total = 49010 nT, decl = -7.0 °, incl = 49.8 ° ( where, n is b true north direction component, b e the vibration direction component, b h is a horizontal direction component, b z is the vertical downward component, decl is japyeongak, incl is being reprinted).

이제 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템을 통해 얻은 자료의 처리 과정에 대하여 상세히 설명한다. Now, the processing of the data obtained through the 3-axis magnetic force exploration system according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(

Figure 112013106702992-pat00022
)은 지구자기장(
Figure 112013106702992-pat00023
), 지구자기장 내에 존재하는 물질들(지질 구성 물질)에 의해서 유도된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00024
), 그리고 자성 물질을 포함하고 있는 배 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00025
)의 벡터적 합이다. The magnetic field measured by the three-axis magnetic force exploration system according to the present invention
Figure 112013106702992-pat00022
) Is the Earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00023
), Magnetic fields induced by materials (lipid constituents) present in the Earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00024
), And the magnetic field generated by the pearleself containing the magnetic material (
Figure 112013106702992-pat00025
).

즉, 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(

Figure 112013106702992-pat00026
)은 다음의 수학식 1과 같이 설명될 수 있다. That is, the magnetic field measured by the three-axis magnetic force exploration system according to the present invention
Figure 112013106702992-pat00026
) Can be expressed by the following equation (1).

Figure 112013106702992-pat00027
Figure 112013106702992-pat00027

이 중, 자력 탐사로부터 우리가 얻고자 하는 자기장은

Figure 112013106702992-pat00028
뿐이고,
Figure 112013106702992-pat00029
Figure 112013106702992-pat00030
는 없애야 할 대상인데,
Figure 112013106702992-pat00031
는 일정한 지역 내에서는 같다고 가정할 수 있으므로 쉽게 빼 줄 수 있거나, 빼지 않고 그대로 둔 상태에서도 지하 구조를 해석할 수 있다. 그러나
Figure 112013106702992-pat00032
는 반드시 빼고 난 뒤에라야 전체 자료를 해석할 수 있다. Of these, the magnetic field we want to obtain from magnetic exploration
Figure 112013106702992-pat00028
However,
Figure 112013106702992-pat00029
Wow
Figure 112013106702992-pat00030
Is a target to be eliminated,
Figure 112013106702992-pat00031
Can be assumed to be the same in a certain area, so it can be easily removed or the underground structure can be interpreted without leaving it untouched. But
Figure 112013106702992-pat00032
Can only be interpreted after excluding the entire data.

한편,

Figure 112013106702992-pat00033
는, 지구 자기장 내에 배가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(
Figure 112013106702992-pat00034
여기서, ind <= induced)과 지구 자기장과는 상관없이 배 자체가 갖고 있는 남은 자기(잔류 자기)에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00035
여기서, rem <= remanent)의 벡터적 합이다. Meanwhile,
Figure 112013106702992-pat00033
Is an induction field generated by the presence of a ship in the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00034
Here, ind <= induced) and the magnetic field generated by the remaining magnetic (residual magnetic)
Figure 112013106702992-pat00035
Where rem <= remanent).

즉, 본 발명에 따른 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장에서 제거해야 할 자기장

Figure 112013106702992-pat00036
는 다음의 수학식 2와 같이 설명될 수 있다. That is, the magnetic field to be removed from the magnetic field measured by the three-axis magnetic force exploration system according to the present invention
Figure 112013106702992-pat00036
Can be expressed by the following equation (2).

Figure 112013106702992-pat00037
Figure 112013106702992-pat00037

이 둘 중, 전자(

Figure 112013106702992-pat00038
)는 배가 어떤 방향으로 서 있는가와 상관없이 어디에서나 같은 방향으로 생성되지만, 후자(
Figure 112013106702992-pat00039
)는, 아주 센 남은 자기를 가진 것으로 여겨지는 영구 자석의 자세에 따라 자기장의 분포가 달라지는 것처럼, 배가 어떤 방향으로 서 있는가에 따라서 다르게 생성되고 측정된다. Of these,
Figure 112013106702992-pat00038
) Is generated in the same direction everywhere, regardless of which direction the ship is standing, but the latter
Figure 112013106702992-pat00039
) Is differently generated and measured depending on the direction in which the ship is standing, as the distribution of magnetic fields varies depending on the posture of the permanent magnet, which is considered to have a very strong magnetism.

결국, 자료 처리에서 해야 할 일은 첫째로, 수학식 1에서 나타나는 모든 점에서의 자기장 벡터값(성분값)들을 서로 상대적으로 비교할 수 있기 위해서, 임의의 좌표계 위에서 측정된 각 측점에서의 성분값들을 똑같은 하나의 기준 좌표계에서의 값으로 바꾸는 것과, 둘째로, 수학식 2를 계산해

Figure 112013106702992-pat00040
를 없애 주고,
Figure 112013106702992-pat00041
만 남기는 것이다. As a result, first, in order to be able to compare the magnetic field vector values (component values) at all the points represented in Equation 1 relative to each other, the component values at each point measured on an arbitrary coordinate system are referred to as the same To a value in one reference coordinate system, and second, by calculating Equation 2
Figure 112013106702992-pat00040
In addition,
Figure 112013106702992-pat00041
It is only left.

따라서 이하에서는 좌표계 변환에 의한 지구 자기장의 지리 좌표계 위에서의 성분값으로 바꾸기와 배가 있음으로써 생성된 자기장 없애기의 순서대로 자료 처리 과정을 설명한다.Therefore, the process of data processing will be described in the following order of changing the component values on the geo-coordinate system of the geomagnetic field by the coordinate system transformation and eliminating the magnetic field generated by the multiplication.

먼저 좌표계의 변환에 의하여 지리 좌표계에서의 자기장 성분값으로 바꾸기에 대하여 설명한다. First, the description will be made on the change of the magnetic field component value in the geographic coordinate system by the transformation of the coordinate system.

3 차원 공간에서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)를 다른 3 축 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)로 바꾸는 것은, 일반적으로 적절한 회전축을 중심으로 3 개의 오일러 각(Euler angles) γ, δ, ε만큼 차례대로 내적 회전시키는 것과 같다. Of the three-dimensional space with a random three-axis orthogonal coordinate system, X 1 Y 1 Z the vector V 1 measured at 1 (x 1, y 1, z 1) the measurement in other three-axis coordinate system X f Y f Z f vectors V f ( x f , y f , z f ) is generally equivalent to rotating three inward euler angles γ, δ, ε around the appropriate axis of rotation.

그러나 본 발명의 3 축 자력 탐사 시스템의 구성인 위성측위 나침반(120)과 경사계(130)는 오일러 각을 직접 측정하는 것이 아니고, 도 2에서처럼 위성측위 나침반(120)으로 한 각인 방위각과 2 축 경사계(130)로 2 개 각을 재어 모두 세 각을 서로 독립적으로 측정한다. 또한 2 축 경사계(130)의 2 축은 물리적으로 서로 직교하도록 설계되어 있지만, 측정의 원리상 각 축을 수평면으로 투영했을 때, 각 축과 수평면이 만드는 각을 측정한다. 그래서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)(여기에서 1은 원시 자료 즉 첫째 자료임을 뜻함)를, 이 세 각을 써서, 다른 기준 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)(여기에서 f는 마지막(final)을 뜻함)로 바꿀 수 있어야 한다. 도 7은 경사계(130)가 측정하는 두 각 α, β와 γ, δ, ε 등 다른 각도들 사이의 관계를 나타내고 있다. However, the satellite positioning compass 120 and the inclinometer 130, which are components of the three-axis magnetic force exploration system of the present invention, do not directly measure the Euler angles. Instead, the azimuth angle and the azimuth angle of the satellite positioning compass 120, (130), and all three angles are measured independently of each other. Further, although the two axes of the biaxial inclinometer 130 are designed to be physically orthogonal to each other, the angle formed by each axis and the horizontal plane is measured when each axis is projected on a horizontal plane. Thus, the vector V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured in an arbitrary triaxial coordinate system X 1 Y 1 Z 1 (where 1 is the raw data or the first data) It should be possible to replace the vector V f (x f , y f , z f ) (where f means final) measured in another reference coordinate system X f Y f Z f . FIG. 7 shows the relationship between two angles?,? And?,?,?, And other angles measured by the inclinometer 130. As shown in FIG.

이 과정은 다음의 수학식 3과 같이 3 번의 연속적인 회전 변환으로 나타낼 수 있다. This process can be represented by three consecutive rotation transforms as shown in Equation (3).

Figure 112013106702992-pat00042
Figure 112013106702992-pat00042

여기서 회전각 γ, δ, ε는 2 축 경사계(130)로 측정한 각 α, β와 위성측위 나침반(120)으로 잰 방위각 η로부터 다음의 수학식 4와 같이 유도된다.Here, the rotation angles γ, δ, and ε are derived from the angles α and β measured by the biaxial inclinometer 130 and the azimuth angle η measured by the satellite positioning compass 120 as follows.

Figure 112013106702992-pat00043
Figure 112013106702992-pat00043

또한 여기서 κ는 각 α, β로만 이루어진 계수로서 다음의 수학식 5와 같이 나타난다. Also, here, κ is a coefficient made up of only α and β, and is expressed by the following equation (5).

Figure 112013106702992-pat00044
Figure 112013106702992-pat00044

도 8는 원시 자료를, 각 측정점에서의 측정 당시의 임의의 좌표계에서 측정된 성분값으로 나타낸 것인데, bx, by, bz 는 각각 자력계에서 측정된 x 성분, y 성분, z 성분값이고, 단위는 nT 이다. Figure 8 shows the raw data as component values measured at any coordinate system at the time of measurement at each measurement point, where b x , b y , and b z are the x component, y component, and z component values measured by the magnetometer, respectively , And the unit is nT.

도 2의 3 축 자력 탐사 시스템을 구성하는 구성들의 배치도와, 도 6의 연안 자력 탐사 측선의 배치도에서 측선들은 주로 동서 방향으로 배치되어 있음과, 탐사 해역의 중심인 (126° 53′ 40″ E, 34° 08′ 01″ N, WGS84 좌표계 기준)에서의 자기장의 성분값을 IGRF로부터 계산한 결과인 지구 자기장의 성분값들이 bn = 31425 nT, be = -3850 nT, bh = 31660 nT, bz = 37412 nT, total = 49010 nT, decl = -7.0°, incl = 49.8°임을(여기서, bn 은 진북 방향 성분, be 는 진동 방향 성분, bh 는 수평 방향 성분, bz 는 수직 아래 방향 성분, decl 은 자편각, incl 은 복각임) 함께 고려한다. 그러면 이동체의 뱃머리가 서쪽을 향할 때 즉 서쪽으로 갈 때에는 y 성분은 대략 북쪽 성분을 측정할 것이므로 측정된 값이 +30000 nT 가까이 될 것이고, 동쪽을 향할 때 즉 동쪽으로 항행할 때에는 y 성분은 대략 남쪽 성분을 측정할 것이므로 30000 nT 가까이로 측정될 것이다. 도 8은 그러한 맥락에서 볼 때 잘 측정되었으며 예상한 값들을 보여주고 있음을 뜻한다. In the arrangement of the structures constituting the three-axis magnetic force exploration system of FIG. 2 and the plan view of the coastal magnetic force exploration lateral line of FIG. 6, the lateral lines are arranged mainly in the east-west direction and the center of the exploration area (126 ° 53 ' , 34 ° 08 '01 "N, WGS84), the component values of the magnetic field are calculated as follows: b n = 31425 nT, b e = -3850 nT, b h = 31660 nT , b z = 37412 nT, total = 49010 nT, decl = -7.0 °, incl = 49.8 ° that (here, b n is a true north direction component, b e the vibration direction component, b h is a horizontal direction component, b z is Vertically downward component, decl is the cleavage angle, and incl is the dip angle). Then, when the bow of the moving object is to the west, that is to the west, the y component will measure approximately the north component, so the measured value will be close to +30000 nT. When the east component is navigated to the east, The component will be measured and will be measured close to 30000 nT. Figure 8 shows well measured and expected values in that context.

다음으로, 도 9는 지리 좌표계로 변환한 뒤의 자기장 성분값(단위는 nT)을 나타내고 있으며, 수학식 3을 써서, 임의의 좌표계인 X1Y1Z1 좌표계를 기준 좌표계인 XfYfZf 좌표계로 변환했을 때, X1Y1Z1 좌표계 위에서 측정된 자기장 성분값들인 V1(x1, y1, z1)가 새로운 XfYfZf 좌표계 위에서의 값으로 바꿔진 새로운 벡터 Vf(xf, yf, zf)들의 분포도이다. 도 9에서 bn, be, bz 는 각각 북쪽(n) 성분, 동쪽(e) 성분, 수직 아래(z) 방향의 성분값이다. Next, Fig. 9 shows the magnetic field component value (unit is nT) after the transformation into the geographical coordinate system. Using the equation (3), the coordinate system X 1 Y 1 Z 1 , which is an arbitrary coordinate system, is referred to as a reference coordinate system X f Y f When converted to the Z f coordinate system, the magnetic field component values V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured above the X 1 Y 1 Z 1 coordinate system are replaced by the new X f Y f Z f Is a distribution of new vectors V f (x f , y f , z f ) converted to values above the coordinate system. In Fig. 9, b n , b e , and b z are component values in the north (n) component, the east component (e), and the vertical downward (z) direction, respectively.

도 9의 각 성분값들을 보면, bn 값이 30000 nT 안팎, be 값이 4000 nT 안팎, bz 값이 37000 nT 안팎으로서, 위에서 IGRF로부터 계산한 이 해역의 성분값과 비슷하다. 9, the value of b n is about 30000 nT, the value of b e is around 4000 nT, and the value of b z is about 37000 nT, which is similar to the component value of this sea area calculated from IGRF above.

그런데 이 해역에 지자기적인 이상이 없다면 각 성분값에 있어서 모든 측점에서 거의 비슷한 값들이 나와야 할 것이지만, 지구 자기장 내에 배가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(

Figure 112013106702992-pat00045
여기서, ind <= induced)과 지구 자기장과는 상관없이 배 자체가 갖고 있는 남은 자기(잔류 자기) 모멘트(영구 자석으로 여길 수 있음)에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00046
여기서, rem <= remanent)의 벡터적 합인
Figure 112013106702992-pat00047
때문에 다소 변화가 있는 것으로 보인다. 하지만 이러한 변화는
Figure 112013106702992-pat00048
를 없애 줌으로써 많이 사라질 것이다. However, if there are no geomagnetic anomalies in this area, the values of each component should be approximately the same at all stations, but the induced magnetic field
Figure 112013106702992-pat00045
Here, ind <= induced) and the magnetic field generated by the residual magnetic moment (which may be regarded as a permanent magnet) of the ship itself, regardless of the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00046
Where rem <= remanent)
Figure 112013106702992-pat00047
It seems that there is a slight change. However,
Figure 112013106702992-pat00048
By removing it will disappear a lot.

다음으로 배가 있음으로써 생성되는 자기장

Figure 112013106702992-pat00049
를 없애는 과정에 대하여 설명한다. Next is the magnetic field generated by the double
Figure 112013106702992-pat00049
Will be described.

수학식 1과 2의

Figure 112013106702992-pat00050
를 없애는 것은, 배 자체의 유도 자기 모멘트와 남은 자기 모멘트를 역산에 의해 계산하고, 이동체인 배가 어떤 특정한 위치에 있을 때 두 자기 모멘트로부터 그 위치에 생성되는 자기장을 정방향으로 계산하여, 측정된 자기장 성분값들로부터 빼 줌으로써 이루어진다. Equations 1 and 2
Figure 112013106702992-pat00050
Is calculated by inversely calculating the induced magnetic moment and the remaining magnetic moment of the boat itself and calculating the magnetic field generated in the position from the two magnetic moments in a forward direction when the boat as the movement is at a specific position, Values.

자기모멘트가 M이고, 단위 자기장의 방향이

Figure 112013106702992-pat00051
이며, 자기 쌍극자(magnetic dipole)의 중심으로부터 상대적 위치 r에 있는 점에서의 자기장은 다음의 수학식 6과 같이 계산된다. The magnetic moment is M, the direction of the unit magnetic field is
Figure 112013106702992-pat00051
, And the magnetic field at the point at the relative position r from the center of the magnetic dipole is calculated by the following Equation (6).

Figure 112013106702992-pat00052
Figure 112013106702992-pat00052

역산은, 위 수학식 6을 기본식으로 썼고, 이 수학식 6에 의하여 자기장을 계산하기 위한 프로그램으로는 Blakely를 썼으며, 역산 알고리듬으로는 Adaptive Simulated Annealing(ASA)법을 이용하였다. The inverse calculation is based on Equation (6) as a basic formula. Blakely is used as a program for calculating the magnetic field according to Equation (6). Adaptive Simulated Annealing (ASA) is used as the inversion algorithm.

역산을 위한 입력 자료로서는, 도 6에서 “역산을 위한 자료를 얻은 지점”이라고 표시되어 있는 지점에서, 제자리에서 동그라미를 5 번 그리는 항행을 하면서 얻은 자료들 중 일부를 사용하였다. 도 10의 윗열은 역산을 위한 입력 자료이고 아랫열은 역산 결과로부터 정방향으로 다시 계산한 배 자체의 자기장의 각 성분값이다. As input data for inversion, we used some of the data obtained by navigating five circles in place at the point labeled "point where data for inversion was obtained" in FIG. The upper row of FIG. 10 is input data for inverse calculation, and the lower row is each component value of the magnetic field of the boat itself calculated again in the forward direction from the inverse calculation result.

역산 결과로 얻은 배 자체가 가지고 있는 유도 자기 모멘트와 남은 자기 모멘트의 값은 아래의 표 3과 같다. 표 3은 역산 결과로부터 정방향으로 다시 계산한 배 자체의 자기장의 각 성분값이다. The values of the induced magnetic moments and the residual magnetic moments of the boat itself obtained from inversion are shown in Table 3 below. Table 3 shows the values of each component of the magnetic field of the magneto-optical element, calculated again in the forward direction from the inversion result.

구분division 자기 모멘트의 중심점의 위치The position of the center point of the magnetic moment 자기 모멘트의 크기Magnitude of magnetic moment 편각Declination 복각Reprint 비고Remarks inducedinduced GPS 측정점으로부터 거리 0.7 m
heading으로부터 82.0 도
자력 센서로부터 아랫쪽으로 -2.1 m
Distance from GPS measurement point 0.7 m
82.0 degrees from heading
-2.1 m down from magnetic force sensor
6060 -7.0-7.0 49.849.8
remanentremanent GPS 측정점으로부터 거리 4.7 m
heading으로부터 202.0 도
자력 센서로부터 아랫쪽으로 0.8 m
Distance from GPS measurement point 4.7 m
202.0 degrees from heading
0.8 m below the magnetic force sensor
18371837 199.4199.4 45.345.3

그리고 도 11은 유도 자기 모멘트 및 남은 자기 모멘트와 3 축 자력계(110) 사이의 상대적인 위치 관계를 나타낸다. 11 shows the relative positional relationship between the induced magnetic moment and the remaining magnetic moment and the three-axis magnetometer 110. In FIG.

위와 같은 역산 과정을 거쳐서, 도 12는 수학식 1 중

Figure 112013106702992-pat00053
를 빼고 남은
Figure 112013106702992-pat00054
만을 보인다. 즉 도 12는 이동체인 배 자체에 의해 생성되는 자기장 값을 뺀 자기장 성분값의 분포도이다. 여기에서 bn, be, bz 는 각각 n(북쪽) 성분, e(동쪽) 성분, z(수직 아래) 성분값이다. Through the above-described inversion process, Fig.
Figure 112013106702992-pat00053
Except for
Figure 112013106702992-pat00054
Only. That is, FIG. 12 is a distribution diagram of magnetic field component values obtained by subtracting the magnetic field values generated by the boat itself which is a moving body. Where b n , b e , and b z are the n (north) component, the e (east) component, and the z (vertical down) component value, respectively.

도 9와 도 12를 비교해 보면, 먼저, 세 성분 모두에서, 전자에 있던 뚜렷한 선 형태가 후자에서는 많이 사라졌음을 알 수 있는데, 이는 동쪽으로 갈 때와 서쪽으로 갈 때의 차이가 줄어들었다는 것을 뜻하고, 이것은 또한 배 자체가 가지고 있는 남은 자기 모멘트에 의해 생성된 방향성을 띠고 있는 자기장 성분이 많이 사라졌음을 뜻한다. 다음으로, 세 성분 모두에서, (높은 값 - 낮은 값)의 차이가 줄어들었음을 알 수 있고, 특히 e(동쪽) 성분에서 뚜렷이 보이는데, 이것 또한 배 자체가 가지고 있는 남은 자기 모멘트에 의해 생성된 방향성을 띠고 있는 자기장 성분이 많이 사라졌음을 뜻한다. Comparing FIG. 9 and FIG. 12, it can be seen that, first, in all three components, the apparent line form in the former has disappeared much in the latter, which means that the difference between going east and going west is reduced This also means that much of the magnetic field component, which is produced by the remaining magnetic moments of the ship itself, is devoid of directional components. Next, it can be seen that in all three components, the difference between (high-low) values is reduced, especially in the e (east) component, which also indicates the directionality Which means that the magnetic field component of the magnetic field has disappeared.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110 : 3 축 자력계 120 : 위성측위 나침반
130 : 경사계 140 : 기록계
150 : 공통 프레임 160 : 자료 처리기
110: Three-axis magnetometer 120: Satellite positioning compass
130: inclinometer 140: recorder
150: common frame 160: data processor

Claims (12)

이동체 상에 설치되는 공통 프레임에, 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값 자료를 측정하여 전달하는 3 축 자력계와, 상기 이동체의 진행방향 정보를 포함한 위성측위 자료를 전달하는 위성측위 나침반과, X축 및 Y축 경사값을 포함한 경사측위 자료를 전달하는 경사계가 배치되며,
전달되는 자료를 취합한 기록계의 원시 자료에 대하여 자료 처리기에서 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 좌표계 변환하는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
A three-axis magnetometer for measuring and transmitting geomagnetic field component data in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system to a common frame installed on the moving object, and a satellite positioning data And an inclinometer for transmitting oblique positioning data including the X-axis and Y-axis inclination values,
Wherein the raw data obtained as a component in any coordinate system in the data processor is converted to a geomagnetic component value in the geographical coordinate system with respect to the original data of the recorder that collects the transferred data.
제 1항에 있어서,
상기 이동체는 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계가 고정된 공통 프레임을 운반하는 수단으로, 육상 이동 수단, 해상 이동 수단 및 항공 이동 수단 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the moving body is a means for carrying a common frame to which a triaxial magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer are fixed, and is any one of land moving means, marine moving means, and air moving means.
제 1항에 있어서,
상기 좌표계 변환은, 상기 3 축 자력계에서 전달되는 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값과, 상기 위성측위 나침반에서 전달되는 이동체의 위도, 경도, 진행방향 그리고 이동체의 높이와, 상기 경사계에서 전달되는 이동체의 X축 및 Y축 경사값을 원시 자료로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
The method according to claim 1,
The coordinate system conversion is performed based on the geomagnetic field component values in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system transmitted from the triaxial magnetometer and the values of the geomagnetic field component values in the latitude, longitude, And a yaw axis inclination value of the moving object transmitted from the inclinometer as raw data.
제 1항에 있어서,
상기 자료 처리기의 좌표계 변환은,
3 차원 공간에서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)를 아래 수학식 1을 통해 지리 3 축 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)로 변환하되,
[수학식 1]
Figure 112013106702992-pat00055

상기 경사계가 측정한 2축 경사값(α, β)과 상기 위성측위 나침반이 측정한 진행방향 각도(η)를 통해 회전각(γ, δ, ε)을 아래 수학식 2를 통해 유도하여 변환하는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
[수학식 2]
Figure 112013106702992-pat00056

여기에서,
Figure 112013106702992-pat00057
임.
The method according to claim 1,
The coordinate system transformation of the data processor comprises:
A vector V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured in an arbitrary three-axis rectangular coordinate system X 1 Y 1 Z 1 in a three-dimensional space is obtained from the geocentric three-axis coordinate system X f Y f Z f Into a measured vector V f (x f , y f , z f )
[Equation 1]
Figure 112013106702992-pat00055

The rotation angles γ, δ, and ε are derived by the following equation (2) through the biaxial tilt values α and β measured by the inclinometer and the traveling direction angle η measured by the satellite positioning compass And a three-axis magnetic force detection system.
&Quot; (2) &quot;
Figure 112013106702992-pat00056

From here,
Figure 112013106702992-pat00057
being.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 자료 처리기는 좌표계 변환 이후에,
3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00058
)에서 자성 물질을 포함하고 있는 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00059
)을 제거하는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
The method according to claim 1 or 4,
The data processor, after the coordinate system transformation,
The magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system (
Figure 112013106702992-pat00058
The magnetic field generated by the moving body itself containing the magnetic material
Figure 112013106702992-pat00059
) Of the three-axis magnetic force is further removed.
제 5항에 있어서,
상기 자료 처리기는,
지구 자기장 내에 이동체가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(
Figure 112013106702992-pat00060
)과 이동체 자체가 갖고 있는 자기 모멘트에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00061
)의 벡터적 합인
Figure 112013106702992-pat00062
를 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00063
)에서 제거하게 되며,
이동체 자체의 유도 자기 모멘트와 이동체 잔류 자기 모멘트를 역산에 의해 계산하고, 위치별로 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정된 자기장 성분값들로부터 상기 유도 자기 모멘트와 잔류 자기 모멘트로부터 계산된 자기장을 차감함으로써 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00064
)을 제거하는 것을 특징으로 하는 3 축 자력 탐사 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the data processor comprises:
The induced magnetic field generated by the presence of a moving object in the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00060
) And the magnetic field generated by the magnetic moment of the moving object itself
Figure 112013106702992-pat00061
) &Lt; / RTI &gt;
Figure 112013106702992-pat00062
The magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system
Figure 112013106702992-pat00063
),
The inductive magnetic moment of the moving body itself and the residual magnetic moment of the moving body are calculated by inverse calculation and the magnetic field calculated from the induced magnetic moment and the residual magnetic moment is subtracted from the magnetic field component values measured by the three- (&Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112013106702992-pat00064
) Of the three-axis magnetic force is removed.
(a) 이동체의 고정된 공통 프레임에 측정 수단들인 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계를 고정배치하고, 이동체를 측선을 따라 이동시키는 단계;
(b) 이동 중 측정 수단들인 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계를 통해 측정된 데이터를 기록계로 전달되어 수집하는 단계; 및
(c) 상기 기록계로부터 수집된 데이터를 전달받은 자료 처리기에서 해당 원시 자료에 대하여 자료 처리기에서 임의 좌표계에서의 성분으로 얻어진 원시 자료를 지리 좌표계에서의 지자기 성분값으로 좌표계 변환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
(a) fixedly arranging a three-axis magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer, which are measurement means, in a fixed common frame of a moving object, and moving the moving object along a sideline;
(b) transmitting and collecting data measured through the three-axis magnetometer, the satellite positioning compass, and the inclinometer, which are measurement means during movement, to the recorder; And
(c) converting the raw data obtained as a component in a certain coordinate system into a geomagnetic component value in a geographical coordinate system for the corresponding raw data in a data processor receiving the data collected from the recording system; Wherein the magnetic field is a magnetic field.
제 7항에 있어서,
상기 이동체는 3 축 자력계, 위성측위 나침반 및 경사계가 고정된 공통 프레임을 운반하는 수단으로, 육상 이동 수단, 해상 이동 수단 및 항공 이동 수단 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the moving body is a means for transporting a common frame to which a triaxial magnetometer, a satellite positioning compass, and an inclinometer are fixed, and is any one of land moving means, marine moving means, and air moving means.
제 7항에 있어서,
상기 (c) 단계의 좌표계 변환은, 상기 3 축 자력계에서 전달되는 임의의 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 방향의 지구 자기장 성분값과, 상기 위성측위 나침반에서 전달되는 이동체의 위도, 경도, 진행방향 그리고 이동체의 높이와, 상기 경사계에서 전달되는 이동체의 X축 및 Y축 경사값을 원시 자료로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
8. The method of claim 7,
The coordinate system conversion in the step (c) includes: a calculation of the geomagnetic field component values in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in an arbitrary coordinate system transmitted from the triaxial magnetometer, The traveling direction, the height of the moving object, and the X-axis and Y-axis inclination values of the moving object transmitted from the inclinometer as source data.
제 7항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 자료 처리기의 좌표계 변환은,
3 차원 공간에서 임의의 3 축 직교 좌표계 X1Y1Z1에서 측정된 벡터 V1(x1, y1, z1)를 아래 수학식 1을 통해 지리 3 축 좌표계 XfYfZf에서 측정된 벡터 Vf(xf, yf, zf)로 변환하되,
[수학식 1]
Figure 112013106702992-pat00065

상기 경사계가 측정한 2축 경사값(α, β)과 상기 위성측위 나침반이 측정한 진행방향 각도(η)를 통해 회전각(γ, δ, ε)을 아래 수학식 2를 통해 유도하여 변환하는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
[수학식 2]
Figure 112013106702992-pat00066

여기에서,
Figure 112013106702992-pat00067
임.
8. The method of claim 7,
The coordinate system transformation of the data processor in the step (c)
A vector V 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) measured in an arbitrary three-axis rectangular coordinate system X 1 Y 1 Z 1 in a three-dimensional space is obtained from the geocentric three-axis coordinate system X f Y f Z f Into a measured vector V f (x f , y f , z f )
[Equation 1]
Figure 112013106702992-pat00065

The rotation angles γ, δ, and ε are derived by the following equation (2) through the biaxial tilt values α and β measured by the inclinometer and the traveling direction angle η measured by the satellite positioning compass Wherein the magnetic field is a magnetic field.
&Quot; (2) &quot;
Figure 112013106702992-pat00066

From here,
Figure 112013106702992-pat00067
being.
제 7항 또는 제 10항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 자료 처리기는 좌표계 변환 이후에,
(d) 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00068
)에서 자성 물질을 포함하고 있는 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00069
)을 제거하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
11. The method according to claim 7 or 10,
In the step (c), after the coordinate system conversion,
(d) Magnetic field measured by a 3-axis magnetometer
Figure 112013106702992-pat00068
The magnetic field generated by the moving body itself containing the magnetic material
Figure 112013106702992-pat00069
And removing the magnetic field from the magnetic field.
제 11항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 자료 처리기는,
지구 자기장 내에 이동체가 존재하고 있음으로써 생성되는 유도 자기장(
Figure 112013106702992-pat00070
)과 이동체 자체가 갖고 있는 자기 모멘트에 의해서 생성되는 자기장(
Figure 112013106702992-pat00071
)의 벡터적 합인
Figure 112013106702992-pat00072
를 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정한 자기장(
Figure 112013106702992-pat00073
)에서 제거하게 되며,
이동체 자체의 유도 자기 모멘트와 이동체 잔류 자기 모멘트를 역산에 의해 계산하고, 위치별로 3 축 자력 탐사 시스템으로 측정된 자기장 성분값들로부터 상기 유도 자기 모멘트와 잔류 자기 모멘트로부터 계산된 자기장을 차감함으로써 이동체 자체에 의해 생성된 자기장(
Figure 112013106702992-pat00074
)을 제거하는 것을 특징으로 하는 자력 탐사 방법.
12. The method of claim 11,
In the step (d)
The induced magnetic field generated by the presence of a moving object in the earth's magnetic field
Figure 112013106702992-pat00070
) And the magnetic field generated by the magnetic moment of the moving object itself
Figure 112013106702992-pat00071
) &Lt; / RTI &gt;
Figure 112013106702992-pat00072
The magnetic field measured by a 3-axis magnetic force exploration system
Figure 112013106702992-pat00073
),
The inductive magnetic moment of the moving body itself and the residual magnetic moment of the moving body are calculated by inverse calculation and the magnetic field calculated from the induced magnetic moment and the residual magnetic moment is subtracted from the magnetic field component values measured by the three- (&Lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112013106702992-pat00074
) Is removed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105700027A (en) * 2014-11-27 2016-06-22 核工业北京地质研究院 Apparatus for rapid and accurate laying of earth terrestrial magnetism detector
WO2016186283A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 한국지질자원연구원 Method and system for measuring earth's magnetic field via marine magnetic force exploration for eliminating magnetic field disturbance, and recording medium therefor
CN109870733A (en) * 2019-03-08 2019-06-11 中国石油天然气集团有限公司 A kind of measuring device of land survey data and the processing method of survey data

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050113192A (en) * 2003-02-24 2005-12-01 젠텍스 코포레이션 Electronic compass system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050113192A (en) * 2003-02-24 2005-12-01 젠텍스 코포레이션 Electronic compass system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105700027A (en) * 2014-11-27 2016-06-22 核工业北京地质研究院 Apparatus for rapid and accurate laying of earth terrestrial magnetism detector
WO2016186283A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 한국지질자원연구원 Method and system for measuring earth's magnetic field via marine magnetic force exploration for eliminating magnetic field disturbance, and recording medium therefor
CN109870733A (en) * 2019-03-08 2019-06-11 中国石油天然气集团有限公司 A kind of measuring device of land survey data and the processing method of survey data
CN109870733B (en) * 2019-03-08 2024-05-28 中国石油天然气集团有限公司 Land exploration data measuring device and exploration data processing method

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