[发明专利]一种海底磁传感器阵列目标定位的新方法

摘要

本发明提供一种海底磁传感器阵列目标定位的新方法，采用五点磁传感器阵列排布，将前后磁场差值的平均值作为中心点磁场的变化范围，可以大大减小定位误差，并且在磁场定位时通过二次反转坐标求解，可以有效的去除奇异值。采用上述方案，抵消了阵列中心前后的偏差，同时在反演计算的过程中，采用了重复叠加的方法，克服了普通传感器阵列计算出现的奇异值问题，将定位精度和范围提高了一个数量级。

主权项

一种海底磁传感器阵列目标定位的新方法，包括：将磁性目标视为一个磁偶极子，在此条件下，距离磁性目标的位置r处的磁场强度表示为公式1：H＝[3(m·r0)r0‑m]/(4πr3)公式1中，m为水中磁性目标的磁矩，r＝|r|为磁性目标到测量点的距离，r0＝r/r为沿r的单位矢量；设场点(r+r0dr)处的磁场强度为H′，则得到公式2：H′‑H又表示为其该点的变化率，即公式3：公式3中的行列式为磁场强度三分量(Hx，Hy，Hz)在空间3个方向(x，y，z)的变化率，称为磁梯度张量，用G表示，其有9个分量，即公式4：由公式2‑公式4等效并去微分得到公式5：移项得公式6：r＝‑3G‑1H公式6为磁性目标位置的表达式，已知磁场中一点的磁梯度张量和磁场强度即求出磁性目标的位置r；磁场强度通过矢量磁力仪直接测量得出，磁梯度张量通过构建磁力仪阵列等效测 量得出，并求得磁目标的准确位置；所述构建磁力仪阵列等效测量得出的具体方法：将A点位置的磁场梯度等效成B点到D点、C点到E点的磁场的平均变化率；因此A点的磁梯度张量GA中的5个分量写为公式7：A点的梯度张量还需要满足散度及旋度都为0，即则得到式8：将式7式8代入公式4，计算出A点的磁梯度张量GA，将其带入公式6得到磁目标位置的完全展开式公式9：公式9中的所有参数均设置通过直接测量求得，因此通过公式9以求得磁目标的准确位置；其特征在于，将磁目标在x，y方向上的磁矩进行互换，使磁传感器阵列中x，y方向上的磁场量发生互换，而最终反演求得的r(x，y，z)不变，此时产生的奇异值的分布是与原奇异值分布相垂直的，通过叠加比对，消掉存在的奇异值。