[发明专利]基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，该方法通过立方体磁探仪求取磁总场梯度的模量以及磁张量模量梯度的模量，进一步联立求取磁目标的方位和磁矩大小的解析解。本发明提出的磁目标单点定位方法，基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的旋转不变性，能够有效规避磁目标和磁探仪相对旋转和相对运动带来的定位不准确问题，对特定场景下的磁异常目标定位应用具有重要的实际意义。

技术领域

本发明涉及磁偶极子定位技术，具体涉及一种基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法。

背景技术

一个远距离磁性目标通常可以视为磁偶极子。基于磁偶极子的磁异常方程，对目标进行定位和磁矩参数估计至少需要求解6个方程，因此，通常采用多个磁传感器对目标进行测量进行参数估计。基于目标异常场总场或分量的定位方法，需要求解非线性方程，难以获得参数的解析解。基于多测量点数据的非线性方法和粒子算法被研究，存在定位算法复杂，计算量大和实时性差等不足，而且对测量平台或目标运动状态提出了限制。同时，磁异常信号相对地磁场是一个非常弱的信号，无论是标量测量或是向量测量，从地磁场分离出磁异常信号通常是困难的。

在磁场方程的反演研究中，一直在试图利用磁场差分和模量对目标进行检测、定位和识别(DLC：detection,localization and Classification)。前者可以规避航空磁探测的2个关键问题：探测设备与环境噪声的排除和补偿问题。后者利用模量的旋转不变性降低对运动平台的敏感性。

基于梯度张量模量旋转不变量的定位方法得到了研究，并表现出比较好的性能。最早开始该方向研究的Roy Wiegert提出STAR方法(Wiegert,R.,and J.Oeschger,”Generalized magnetic gradient contraction based method for detection,localization and discrimination of underwater mines and unexploded ordnance,”Oceans IEEE,vol.2,pp.1325-1332,Sept.2005.)。STAR方法基于梯度张量模量的旋转不变性解决了测量平台姿态不平稳以及磁目标和测量平台间存在相对运动等问题，但其系统固有误差目前还未有解析方法进行消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，从原理上消除系统定位误差，提高磁目标定位精度。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于磁总场梯度和磁张量模量梯度的磁目标单点定位方法，运用三轴向量磁强计为传感器，具体步骤如下：

步骤1，选取磁探仪正立方体构型，获取各磁强计三轴磁分量；

步骤2，利用磁强计三轴磁分量求取各磁强计测量磁场的模量；

步骤3，针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪中心处磁场模量的梯度；

步骤4，针对磁探仪正立方体构型，求取磁探仪各面中心处及磁探仪中心处磁场的梯度张量；

步骤5，利用步骤4求得的磁探仪各面中心处磁场的梯度张量，求取梯度张量的模量；

步骤6，利用步骤5求得的张量模量，对磁探仪中心处张量模量的梯度进行工程化近似获取；

步骤7，对步骤3和步骤6求取的磁探仪中心处梯度和张量模量梯度分别进行归一化处理；

步骤8，求取磁目标位置以及磁目标磁矩大小，完成磁目标定位。