[发明专利]一种移动电荷源运动速度和方向的探测方法

摘要

本发明公开的一种非接触式跟踪探测移动电荷源的方法，属于静电探测领域。本发明包括如下步骤：布设能检测到运动电荷源静电信号的多极板探测阵列；采集监测环境中的静电信号；将该采集到的静电感应信号电势值与预设判据对比；记录每个极板上所产生的静电感应信号的幅值，将静电感应电压信号幅值转换为感应电流信号并且积分，得到各感应极板的感应电荷量，使用约束扫描法进行电荷源位置探测，得到移动电荷源的位置，通过卡尔曼滤波对实时位置进行处理以提高位置精度，并且通过相邻位置计算获得目标运动速度和方向。本发明可通过立体布设的5个极板对移动电荷源运动速度和方向进行实时探测，具有隐蔽性好、运算量小、实时性好和计算较为准确的特点。

主权项

1.一种用于跟踪移动电荷源运动速度和方向的非接触式静电探测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：布设能检测到移动电荷源运动静电信号的多极板探测阵列，所述探测阵列由五个极板组成，五个极板分成两组，其中一组4个，布设在以原点O为中心、2l为边长的正方形的4个顶点上，坐标分别为S1(‑l,‑l,0)、S2(l,‑l,0)、S3(l,l,0)、S4(‑l,l,0)，另一组1个，布设于Z轴上，坐标为(0,0,‑h)；步骤二：采集监测环境中的静电信号，所述的静电信号是每个时刻探测系统获取的静电感应信号电压值；步骤三：将采集到的静电感应信号电压值与预设判据对比，判据设为满量程的5％，如果该静电感应信号电压值与该预设判据相同，则认为检测到了电荷源运动的存在；步骤四：记录步骤二中检测到的电荷源运动在每个极板上所产生的静电感应信号的幅值，将静电感应电压信号幅值转换为感应电流信号并且积分，得到各感应极板的感应电荷量Q1‑Q5，使用约束扫描法进行电荷源位置探测，即得到移动电荷源的实际位置；步骤五：使用卡尔曼滤波对电荷源运动轨迹进行跟踪，得到平滑的电荷源位置序列，然后使用下式获得电荷源运动速度和方向：电荷源运动速度：电荷源运动方向与x轴夹角为：电荷源运动方向与y轴夹角β为：电荷源运动方向与z轴夹角γ为：上述公式中t为两次电荷源位置测量之间的时间差，坐标值下标T(n)表示当前时刻的坐标值，坐标值下标T(n‑1)表示前一时刻的坐标值。