[发明专利]一种基于弧形阵列的磁性目标探测和定位方法

说明书

本发明涉及一种基于弧形阵列的磁性目标探测和定位方法，所述方法中，磁场传感器呈弧形布置，通过不同位置处的传感器优化组合形成不同角度阵列组，不同角度阵列组分别实现大型目标、中型目标和小型目标的探测和定位。本发明适用于水下安全警戒领域，在不需要设置大量磁场传感器的情形下即可兼顾实现各种类型目标的探测和定位，算法适应性好，效费比高。

技术领域

本发明涉及水中目标探测技术领域，尤其涉及利用水中目标磁性特征对其进行探测和定位的方法。

背景技术

在水下，可通过水中目标的声场、电磁场和光学等特征进行探测和定位，实现水下安全警戒。对于大多数水中目标来说，因其由金属制造，本身带有固定磁场，同时在地磁场作用下会产生感应磁场，利用其磁场特征信号可以实现探测和定位。

目前，磁性目标定位算法有梯度张量法和各类状态估计算法，要求传感器布置位置根据不同大小磁性目标进行分别设定。对于各类状态估计算法来说，还需要满足磁性目标的初步大小和位置已知的前提。对于水中目标来说，在采用单一模式的阵列式布置下，利用传统方法难以兼顾各种类型大小目标的探测和定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有磁性目标探测和定位方法要求数目繁多的磁场传感器，同时难以兼顾各种类型大小目标探测要求的缺点，提出了一种基于弧形阵列的磁性目标探测和定位方法。该方法所需的传感器数量较少，并可通过不同传感器的组合分别实现大型目标、中型目标和小型目标的探测和定位，算法适应性好，同时能满足精度要求，基于该方法搭建的系统结构精简，效费比高。

本发明的具体技术方案是提供了一种基于弧形阵列的磁性目标探测和定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：所有的磁场传感器实时采集数据，在任意采样时刻，判断是否存在三个以上磁场传感器的磁场测量异常值大于探测阈值，若存在则判断有水中目标出现，执行步骤2，否则继续执行步骤1；

步骤2：根据磁场传感器的数目，将磁场传感器中满足预定条件的3个传感器设定为一个传感器阵列组，形成多个传感器阵列组，根据所形成的磁场传感器阵列组，基于磁场梯度张量法进行水中目标的位置和磁矩计算，得到一系列水中目标的位置和磁矩初值，并估算水中目标的大小范围和所处的位置区间；

步骤3：根据步骤2估算得到的水中目标的大小范围和所处的位置区间，随机生成一组水中目标的位置和磁矩值，与步骤2得到的一系列水中目标的位置和磁矩初值共同形成水中目标的磁场定位初始解；

步骤4：以磁场传感器测得的三个最大磁场测量异常值为依据，以步骤3得到的磁场定位初始解作为初代种群，采用进化优化算法进行寻优，得到当前采样时刻的水中目标的位置和磁矩参数；

步骤5：到下一个采样时刻，根据步骤4得到水中目标的位置和磁矩参数，随机生成一组水中目标的位置和磁矩值形成初代种群，采用进化优化算法进行寻优，得到当前采样时刻的水中目标的位置和磁矩参数；

步骤6：判断是否存在至少三个磁场传感器的磁场测量异常值大于探测阈值，若仍然存在，则重复步骤5，否则，判断水中目标消失，返回步骤1。

本发明提出的一种基于弧形阵列的磁性目标探测和定位方法，具有以下优点：

(1)磁场传感器数量少，系统简单，成本较低；

(2)不同位置处的传感器优化组合可适应不同类型目标的探测和定位需求，定位识别精度高。

附图说明

图1是本发明提出的磁场传感器弧形阵列布置方式的原理示意图。

图2是磁梯度测量传统方法所用的磁场传感器十字型布置方式。

图3是本发明提出的用于磁梯度测量的磁场传感器三种简易布置方式。

具体实施方式