[发明专利]一种基于载体补偿的磁性目标定位方法

摘要

本发明属于磁场测量领域，具体涉及一种基于载体补偿的磁性目标定位方法。本发明包括：在水面或水下利用4台磁传感器构建磁力仪阵列；测量在无磁性目标的条件下，记录每个磁力仪测量的随时间变换的磁场强度值，把磁场强度值和其中一个磁力仪记录的值进行自回归分析，得出测量值之间的线性关系；利用阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常；构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场等。本发明所提出的基于载体补偿的磁性目标定位方法可以消除载体对磁力仪的影响，提高对磁性目标定位的精度，同时标量传感器测量的地磁信息是一种旋转不变量，从而传感器阵列的布放与方位无关，因此该探测方法实施简单，定位精度高，定位距离远。

主权项

1.一种基于载体补偿的磁性目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在水面或水下利用4台磁传感器构建磁力仪阵列；(2)测量在无磁性目标的条件下，记录每个磁力仪测量的随时间变换的磁场强度值，把磁场强度值和其中一个磁力仪记录的值进行自回归分析，得出测量值之间的线性关系：N_m1＝α₁₂N_m2+β₁₂其中：N_m1是第一个磁力仪的输出值，N_m2是第二个磁力仪的输出值；其中k₁,k₂是感生磁场与地磁场的比例系数，即H_id1＝k₁H_e，H_id2＝k₂H_e，H_pd1和H_pd2分别恒定磁场的值；(3)利用阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常ΔB，磁力仪测量值为：H_m1＝H_e+H_pd1+H_id1+ΔB₁  ＝H_e+H_pd1+k₁H_e+ΔB₁  ＝N_m1+ΔB₁H_m2＝H_e+H_pd2+H_id2+ΔB₂  ＝H_e+H_pd2+k₂H_e+ΔB₂  ＝N_m2+ΔB₂其中，H_m1是有目标时第一个磁力仪的输出值，H_m2是有目标时第二个磁力仪的输出值，得到：ΔB₁‑α₁₂ΔB₂＝H_m1‑α₁₂H_m2‑β₁₂；(4)构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场B_a的表示形式：其中：μ₀为真空中的磁导率，B_a为地磁场矢量，m是磁偶极子磁矩；(0,0,0)表示磁偶极子的位置坐标，(x,y,z)表示测量点处的位置坐标，(5)建立磁异常ΔB和磁性目标位置信息(x,y,z)的关系；其中：G＝[cos(I₀)cos(D₀) cos(I₀)sin(D₀) sin(I₀)]其中I₀是地磁倾角，D₀是地磁偏角；得到：ΔB_i‑α_ijΔB_j＝G(K_i‑α_ijK_j)M；(6)用矩阵变换分离物体的位置和磁矩；其中，M^T(MM^T)^‑1G^T是M_x,M_y,M_z,I₀,D₀的函数，是x,y,z D₀,ΔB，I₀的函数，由此构建磁力仪阵列，M^T(MM^T)^‑1G^T对每个磁力仪探测器是一定的：(7)利用粒子群算法求解磁性目标的位置信息，对目标的追踪和定位；目标的位置由下列函数的最小值得到；