[发明专利]基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法

权利要求书

1.一种基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，运用三轴向量磁强计为传感器，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，选取磁探仪正立方体构型，获取各三轴向量磁强计三轴磁分量；

步骤2，利用三轴向量磁强计三轴磁分量求取各三轴向量磁强计测量磁场的模量；

步骤3，针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪中心处磁场模量的梯度；

步骤4，针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪各面中心处及磁探仪中心处磁场的梯度张量；

步骤5，利用步骤4求得的磁探仪各面中心处磁场的梯度张量，求取梯度张量的模量；

步骤6，利用步骤5求得的梯度张量的模量，对磁探仪中心处梯度张量的模量的梯度进行工程化获取；

步骤7，对步骤3和步骤6求取的磁探仪中心处磁场模量的梯度和梯度张量的模量的梯度分别进行归一化处理；

步骤8，求取磁目标位置以及磁目标磁矩大小，完成磁目标定位。

2.根据权利要求1所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤2利用三轴向量磁强计三轴磁分量B_nx，B_ny，B_nz，求取各三轴向量磁强计测量磁场的模量：

。

3.根据权利要求2所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤3具体为：

针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪中心处磁场模量的梯度，磁场模量的梯度的表达式为：；利用各三轴向量磁强计模量对磁场模量的梯度进行工程化获取，磁场模量的梯度的三轴分量表示为：

式中，、、分别为正x方向、正y方向、正z方向的磁场模量，、、的值对应的分别是正立方体正x面、正y面、正z面四个顶点三轴向量磁强计所测磁场模量的平均值；

、、分别为负x方向、负y方向、负z方向的磁场模量，、、的值对应的分别是正立方体负x面、负y面、负z面四个顶点三轴向量磁强计所测磁场模量的平均值。

4.根据权利要求3所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤4具体为：

针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪各面中心处及磁探仪中心处磁场的梯度张量，梯度张量的表达式为：，其中，，，；依据上述梯度张量的表达式，利用三轴向量磁强计测得三轴磁分量，对梯度张量进行工程化获取，为磁场a轴分量在b轴上的梯度，即，a,b轴为x，y，z轴中任意轴。

5.根据权利要求4所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤5具体为：

利用步骤4求得的磁探仪各面中心处磁场的梯度张量，求取梯度张量的模量：

。

6.根据权利要求5所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤6具体为：

利用步骤5求得的梯度张量的模量，对磁探仪中心处梯度张量的模量的梯度进行工程化获取，梯度张量的模量的梯度的三轴分量表示为：

式中，、、分别为正x面、正y面、正z面中心处的梯度张量，、、分别为负x面、负y面、负z面中心处的梯度张量。

7.根据权利要求6所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤7具体为：

对步骤3和步骤6求取的磁探仪中心处磁场模量的梯度G和梯度张量的模量的梯度D分别进行归一化处理，即和。

8.根据权利要求7所述的基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，其特征在于，步骤8利用以下方程组联立求取磁目标位置以及磁目标磁矩大小，完成磁目标定位：

式中，，为目标方位单位向量，为磁目标磁矩单位向量，为磁目标磁矩单位向量和目标方位单位向量的夹角，，，为目标距磁探仪中心处距离大小，为目标磁矩大小，为真空磁导率；式中各向量均以磁探仪本体坐标系为参考坐标系。