[发明专利]一种背景磁场未知情形下的多磁偶极子磁源反演定位方法

权利要求书

1.一种背景磁场未知情形下的多磁偶极子磁源反演定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在背景磁场未知，且多磁偶极子磁源磁场混叠的环境中，载体选取航行轨迹上的航迹点作为测点序列，并且，实时测量航行轨迹上的磁场矢量数据；

步骤2，用多项式对连续航迹上的测点序列进行背景磁场建模，获得测点序列上的背景磁场多项式模型；

步骤3，设计包含有效性判定系数的目标函数，设置初始磁偶极子组合，并为所有磁偶极子的坐标和磁矩、以及测点序列上的背景磁场多项式模型系数赋予初始值，包括：

以步骤1中选取的测点序列P的几何中心为圆心，以(N-1)·d为半径确定圆形反演区域，其中，d表示所选取的测点的间隔，d≥1，N表示测点序列中包含的航迹点总数，N≥15，设该区域内磁偶极子磁源的最大数量为K，从而建立目标函数如式(3)所示：

式中，为包含所有待解算参数的未知向量；B为实测的磁场矢量数据序列，由步骤1获得；B_b为由多项式计算而得的背景磁场矢量值，如式(4)所示；为根据磁偶极子参数算得的磁场矢量估计值，如式(5)所示；

式中，为第i个测点处估计的背景磁场矢量序列，且其中，分别为第i个测点处背景磁场在x、y、z方向上的分量；

式中，表示所有可能存在的磁偶极子磁源在第i个测点上产生的磁场矢量，其中，分别表示第k个可能存在的磁偶极子磁源在第i个测点处x、y、z方向上产生的磁场矢量，1≤k≤K，K表示可能存在的磁偶极子总数，f(c_k)为对应第k个可能存在的磁偶极子磁源的待定系数函数，f(c_k)的表达式如式(6)所示：

式中，c_k为有效性判定系数中的待定系数参数，为唯一变量，取值范围为(-∞，+∞)；f(c_k)的函数值范围为(0，1)；

基于建立的目标函数，进行多磁偶极子反演的初始化，初始向量为：

式中，X_ini为初始向量，其中，表示第k个可能存在的磁偶极子的位置，表示第k个可能存在的磁偶极子的三维磁矩，c_ini,k表示第k个可能存在的磁偶极子对应的待定系数参数，并且，和在设定范围内随机取值；c_ini,k取值为10，即认为所有磁偶极子在初始时刻默认都存在；a＝[a₀ … a_q]表示该段航迹对应的背景磁场多项式系数，a₀至a_q的初始值随机赋值；

步骤4，基于所建立的目标函数以及航迹上测量得到的磁场矢量数据，利用Levenberg-Marquardt非线性优化方法对磁偶极子的位置、磁矩、有效性判定系数中的待定系数参数，以及背景磁场多项式系数进行优化解算；

步骤5，在优化结果中，选择判定系数值大于有效阈值的磁偶极子组合，作为反演定位结果。