[发明专利]用于定位水下运动磁目标的磁传感器阵列校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于定位水下运动磁目标的磁传感器阵列校准方法。

背景技术

对铁磁目标的探测与定位技术在当今具有重要的意义和作用，尤其在水下的特殊环境中，利用磁目标引起的地磁变化进行探测与定位，能够有效克服光、雷达甚至声波等在水下探测与定位中存在的不足。

目前国内外出现了许多对水下磁目标进行定位的方法，主要有：1)基于单个三维磁传感器进行定位、2)使用磁传感器阵列进行定位。

1)基于单个三维磁传感器，如采用三维磁通门传感器进行水下定位。三维磁通门传感器可测试布放点的三维磁通量，利用运动磁目标引起布放点三维磁通量的变化，从而对运动目标进行定向。然而这种方法目前只能进行运动磁目标的定向。

2)使用磁传感器阵列进行定位。将磁传感器按照一定的规则，比如方行阵、立体阵进行排布，集成后作为磁传感器阵列，此时可以利用定向的几何关系进行运动磁目标的平面或空间定位。然而磁传感器的阵列需要集成，并在集成后进行校准，校准阵列的相对位置和方向，因此阵列的孔径较小，定位精度和定位距离有限，很难监测较宽海域。

在海域布放的磁传感器阵列可以拥有更大的阵列孔径，因此定位距离与定位精度都将更高。然而各个布放点的大地坐标精度很低，布放后磁传感器阵列的姿态难以获得，使得磁传感器阵列的定位性能大打折扣甚至失效。

发明内容

针对现有技术中海域磁传感器布放后阵列的校准问题，本发明提出了一种用于定位水下运动磁目标的磁传感器阵列校准方法，该方法通过校准各个磁传感器的大地坐标和布放后的姿态，得到阵列参数，从而达到精确监测与定位运动磁目标的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于定位水下运动磁目标的磁传感器阵列校准方法，

包括N个已校准三维量的磁传感器，按照一定的阵型布放于海底；各个磁传感器的检测数据由海底电缆传输至水下或水上基站进行处理，N为整数，且N≥2；

在每个磁传感器上集成有压力传感器和罗经，磁传感器和罗经集成后，完成罗经与磁传感器坐标系角度差的校准；所述校准方法包括如下处理步骤：

a磁传感器的姿态校准

设磁目标的坐标为第i个磁传感器的大地坐标为1≤i≤N，磁传感器三维姿态角为对磁目标的定向数据方位角为定向坐标系为(X′_a,Y′_a,Z′_a)；磁目标在以磁传感器为原点的大地坐标系的方位角为坐标系为(X_a,Y_a,Z_a)；

上述两个坐标系的旋转矩阵表示为：