[发明专利]一种对铁磁目标远场磁矩矢量的测量方法

说明书

本发明提供的是一种对铁磁目标远场磁矩矢量的测量方法。以标量磁传感器构成阵列，基于远场磁偶极子模型，设计了以地磁总场对目标磁矩矢量的测量方法。消除了地磁总场随时间变化和空间分布不均匀的影响，提出了确定磁矩大小和方向的判据函数。基于此判据函数和实测数据，对目标磁矩大小和方向进行求解。本发明所提出的对铁磁目标远场磁矩的测量方法，只需目标在阵列附近沿着已知路径一次运动即可实现测量。测量方法简单高效准确。

技术领域

本发明涉及的是一种地磁场的测量方法，具体地说是一种目标磁偶极子磁矩矢量的测量方法。

背景技术

地磁场是反映地球演变、地质构造演变等过程的重要物理量。磁偶极子模型在很多领域得到了应用，因为自然界的磁现象均可等效为若干个磁偶极子磁场的叠加，在特定情况下也可以等效为一个磁偶极子。地磁场可以使铁磁性物质磁化，由于磁性目标的存在，其产生的感应磁场会导致空间地磁场分布的变化，从而在该空间中产生磁异常。利用磁异常探测远场目标，可以将目标磁场近似为一个磁偶极子的磁场。因此测量目标磁偶极子磁矩矢量是实现目标磁探测及目标消磁的前提，对磁探测和反磁探测都具有重要的意义。

地磁场是由不同变化规律的磁场成分叠加而成。考虑地磁场随时间的变化特征，将随时间变化较快的地磁场成为地球的变化磁场，随时间变化较慢或者基本不变的地磁场成为地球的稳定磁场。因此在地磁测量时，就要想办法减小或消除这种变化磁场的影响。

地磁场是矢量场，基于矢量传感器的地磁测量技术比较成熟，也比较流行，具有很多优点。目前地磁测量中主要使用的矢量磁传感器包括磁通门磁传感器和MEMS磁传感器等，但矢量传感器安装时三轴需要严格校正，使用时还需要实时测量传感器姿态信息，传感器温飘大。因这些复杂的使用条件不能满足时就会使使其测量精度下降。而总场磁传感器分辨率高，探测距离远，不存在温飘问题，不需要严格姿态信息，没有三轴校正问题。因此利用地磁总场传感器测量具有精度高、简单可靠的优点，这也是利用地磁总场测量目标磁矩的优点。但目标磁矩是矢量，除了具有大小，还有方向，加上背景场，有多个未知数，从算法上说，基于地磁总场求解，必须构建多维独立方程组才能计算，因此需要构建地磁总场测量阵列才能实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量结果准确，简单高效的对铁磁目标远场磁矩矢量的测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：构建磁传感器阵列，获得地磁场测量值

磁传感器阵列由四个标量传感器构成正方形，四个标量传感器到阵列中心的距离都为D，D称为阵列孔径，目标沿着已知的路径运动，且目标的运动轨迹与阵列在同一水平面内，标量传感器i所在位置为(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,3,4，目标所在位置为(x,y,z)，则标量传感器i的测量值为：

其中，T₀为无目标时地磁场值，μ₀是真空磁导率，P_m是磁偶极子目标的磁矩矢量，P_m的大小为|P_m|，P_m的方向倾角和偏角分别为α,β，地磁场方向倾角和偏角分别为θ,

步骤二：消除变化磁场的影响