[发明专利]H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法

说明书

本发明公开了一种H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法。包括以下步骤，步骤一：在水面或水下利用五台磁传感器构建“H”型阵列；步骤二：利用H”型阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常ΔB；步骤三：构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场步骤四：建立磁异常ΔB和磁性目标位置信息(x,y,z)的关系；步骤五：耦合阵列中五个磁传感器的磁异常数据；步骤六：利用粒子群算法求解磁性目标的位置信息，实现对目标的追踪和定位。本发明探测方法实施简单，定位精度高，定位距离远。

技术领域

本发明属于磁性目标定位领域，尤其涉及一种H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法。

背景技术

地磁场是地球的一个天然的物理场，它有各种不同的起源，由不同变化规律的磁场成分叠加而成。按照场源位置划分，地磁场可以分为内源场和外源场。如果考虑地磁场随时间的变化特征，将随时间变化较快的地磁场成为地球的变化磁场，随时间变化较慢或者基本不变的地磁场成为地球的稳定磁场。同时地磁场是反映宇宙演变、地球演变、地质结构演变以及地震活动等过程的重要物理量之一。地磁场研究成果在航海、航空、航天、能源矿产、安全、考古等领域中有着广泛而重要的应用。

在各种应用领域中，确定目标物的位置是一项首要任务，是进行后续工作的前提。如军事上需要进行的沉没船只的货物抢救、排雷、海滩救援作业、港口船舶监测、反潜应用等，都需要对水下目标物进行准确而快速的定位。我国黄海平均海深50米，东海多为200米的大陆架，在这种环境下，海况和目标噪声是决定声呐探测距离的最大因素。而基于磁场探测则不用考虑这些因素。由于磁性目标的存在，其产生的感应磁场会导致空间地磁场分布的变化，从而在该空间中产生磁异常。因此磁测技术是非常有效的方，人们可以通过对磁异常的反演，获得该目标物体的一些信息(如，几何参数，位置参数等)。

对磁性目标进行定位时，一般需要能够测量地磁分离的矢量传感器或者能够测量地磁总场的标量传感器中的一种。在应用矢量传感器进行测量过程中，传感器的安装很复杂，安装时姿态方位一定要严格校正。当传感器的角度误差为0.05°时，测量的地磁误差大概为50nT左右。因此在运动过程中仍要实时补偿姿态和方位变化的影响，校正姿态方位还要使用其他高精度定位系统。同时由于地磁场随时间变化的影响，基于矢量传感器的方法的测量距离不能太长。

相比于矢量传感而言，探测地磁总场的标量传感器光泵磁力仪具有高可靠高精度的特点，测量的地磁总场值不会因为传感器的旋转而产生变化，同时最高分辨率可达fT量级。因此，在fT量级下的传感器阵列的极限探测距离超过10km。由于测量地磁总场，光泵磁力仪安装使用不需要姿态方位校准，非常方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现精确定位的，H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法。

H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法，包括以下步骤，

步骤一：在水面或水下利用五台磁传感器构建“H”型阵列；

步骤二：利用H”型阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常ΔB，

其中：表示地磁正常场，表示磁性目标在测量点处产生的磁场，表示地磁场的方向向量，B_Ax、B_Ay和B_Az分别表示磁异常在x、y和z三个方向的分量，I₀和D₀分别表示地磁场的磁倾角和磁偏角；

步骤三：构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场