[发明专利]一种基于磁信号延拓算法进行潜艇探测的探潜机导航方法

说明书

本发明提出一种基于磁信号延拓算法进行潜艇探测的探潜机导航方法，属于潜艇探测或探潜机与探潜器领域。该方法首先将被磁化的潜艇等效为磁偶极子，得到正交基函数的组合表示的当前完整航线上的潜艇信号；在探潜机上正交安装三个单方向矢量磁场测量探头组成探潜仪器；在当前航线上，利用探潜仪器获取潜艇探测信号，对潜艇探测信号进行延拓得到延拓后的当前完整航线的潜艇信号，并计算潜艇的方位，进而更新探潜机的当前航线；重复上述过程，直到探潜机位于潜艇正上方，导航结束。本发明可使探潜机对潜艇实时定位，从而不断修正航向直接飞向潜艇，本发明方法可大大减少探潜机的飞行距离，缩短探潜时间。

技术领域

本发明涉及潜艇探测或探潜机与探潜器领域，特别涉及一种基于磁信号延拓算法进行潜艇探测的探潜机导航方法。

背景技术

为了对潜艇实施打击，必须对潜艇进行有效定位。目前采用的声呐法可以通过位于水中的声呐测量设备检测到潜艇发出或反射的声呐，从而判断周围有无潜艇和对潜艇进行定位，该方法探测距离远，技术成熟。但由于声呐法是探测水中的信号，所以将其安装在舰艇上是合适的，而若安放在攻击机上则不可行。

磁探潜方法是利用磁异常探测技术的原理进行磁法潜艇探测，即由于潜艇壳体的钢铁结构受地磁场磁化而产生附加感应磁场，使得潜艇周围区域地球磁场出现异常，通过探测该地磁异常信号来进行潜艇探测与定位。由于磁信号的传播不依赖于水媒质，在空气中可以探测到，所以基于磁探测的设备可以安放在飞机上实现机载探潜与导航。为了使探潜机、特别是舰载探潜机起飞后能实现潜艇探测与飞机导航，使探潜机快速接近潜艇实施打击，需要一种适用于进行潜艇探测的探潜机导航技术。

一篇现有的名为“Magnetic Anomaly Detection Using a Three-AxisMagnetometer”的文献中，阐述了一种对铁磁目标的磁探测方法，其采用一个三轴磁力仪沿直线移动测量磁场信号，必须得到一个先增加再下降的信号才能实现对探测目标的定位。也就是说，必须使磁力仪先接近再远离铁磁目标得到完整的运动轨迹上的探测信号才能实现目标定位。如将该方法施用于潜艇探测与飞机导航，意味着需要飞机飞行多个“Z”字往返路径才能接近潜艇，此过程增加了飞行距离和探潜时间，这显然是很大弊端。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于磁信号延拓算法进行潜艇探测的探潜机导航方法。该方法可使探潜机对潜艇实时定位，从而不断修正航向直接飞向潜艇，即探潜机可一边飞行一边实施潜艇定位与导航。这克服了利用以往磁目标探测方法为探潜机导航时必须要等飞机飞离潜艇得到完整信号才能进行潜艇定位的弊端。本发明的导航方法可大大减少探潜机的飞行距离，缩短探潜时间。

本发明提出一种基于磁信号延拓算法进行潜艇探测的探潜机导航方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将被磁化的潜艇等效为磁偶极子，得到在探潜机当前完整航线上的潜艇信号产生的表达式；将该表达式改写成正交基函数的组合表示形式，作为当前完整航线上的潜艇信号记为Q_C(u)；

2)在探潜机上正交安装三个单方向矢量磁场测量探头组成探潜仪器，其中第一探头的测量方向与探潜机航向一致，设为x方向；第二探头测量方向为垂直海平面向下的方向，设为z方向；第三探头测量方向为y方向，由z方向与x方向正交确定；

3)探潜机起飞后，令探潜机沿设定航线飞行并使用探潜仪器进行磁场测量，将该航线作为当前航线；

4)将探潜仪器的三个探头在当前航线上已行驶航段每个位置处的磁场测量值减去对应方向上的地球磁场分量后的平方之和作为潜艇探测信号，记为Q_T(u)；