[发明专利]一种基于重力矢量及其梯度张量的多运动目标体监测方法

摘要

本发明提供了一种基于重力矢量及其梯度张量的多运动目标体监测方法，包括以下步骤(1)布置多个固定或者移动的重力观测基站上，按一定的时间间隔，观测由空间中多个运动目标体所引起的重力矢量及其梯度张量，得到每个时刻的剩余重力矢量g(t)及其梯度张量T(t)；(2)由剩余重力矢量g(t)及其梯度张量T(t)获得不受剩余质量影响的非线性方程组；(4)通过单站单目标定位算法获得初始值，利用标准的LM算法求解非线性方程组，精确计算多个运动目标体的位置信息；(5)将步骤(4)所得到的位置信息回代剩余质量计算公式中获得每个运动目标体的剩余质量。本发明可以实时地监测多个运动目标体的轨迹和剩余质量。

主权项

一种基于重力矢量及其梯度张量的多运动目标体监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、布置重力观测基站：设空间中存在n个需要观测的运动目标体，根据运动目标体的方位确定m个重力观测基站的位置，并在重力观测基站上安装重力仪和重力梯度仪；其中m≥n；步骤2、计算重力观测基站上多个运动目标体引起的剩余重力矢量g(t)和剩余重力梯度张量T(t)：定义空间直角坐标系(x,y,z)；利用重力仪和重力梯度仪按一定时间间隔记录空间直角坐标系(x,y,z)下第i个重力观测基站的重力矢量和重力梯度张量根据公式(1)计算第i个重力观测基站上运动目标体引起的剩余重力矢量gi(t)和剩余重力梯度张量Ti(t)：Ti(t)=Ttotali(t)-Ttotali(t0)gi(t)=gtotali(t)-gtotali(t0)---(1)]]>上式中，t0为时间基点；步骤3、由gi(t)的垂直分量和消除质量的影响，获得只包含位置信息的第i个重力观测基站对应的非线性方程组，其中i＝1,2,...,m：1...1(1×n)·GL(t)·Txyi(t)/Txzi(t)Tyzi(t)/Txzi(t)T=1,Bi1(t)...Bin(t)(1×n)·GL(t)·Txyi(t)/Tzzi(t)Tyzi(t)/Tzzi(t)T=1,Ci1(t)...Cin(t)(1×n)·GL(t)·Txyi(t)/Txxi(t)Tyzi(t)/Txxi(t)T=1,Ci1(t)...Cin(t)(1×n)·GL(t)·Txyi(t)/gzi(t)Tyzi(t)/gzi(t)T=1.---(2)]]>其中，Bij(t)=[(Rij(t))2-3(Δzij(t))2]/(-3Δxij(t)Δzij(t)),Cij(t)=[(Rij(t))2-3(Δxij(t))2]/(-3Δxij(t)Δzij(t)),Dij(t)=(Rij(t))2/[3(Δxij(t))2],GL(t)=G(t)-1,n=2G(t)T[G(t)G(t)T]-1,n>2,i=1,2,...,m;j=1,2,...,n,---(3)]]>式中，为第j个运动目标体与第i个重力观测基站之间的距离，Δxij(t)＝xj(t)‑ai，Δyij(t)＝yj(t)‑bi，Δzij(t)＝zj(t)‑ci；xj(t),yj(t)和zj(t)为t时刻第j个运动目标体在x、y和z轴上的坐标位置；ai,bi和ci第i个重力观测基站在x、y和z轴上的坐标位置；并且，步骤4、根据步骤3得到m个非线性性方程组，将它们组合成一个非线性性方程组，求解组合后的非线性性方程组，得到多个运动目标体在t时刻的质心坐标位置(x(t),y(t),z(t))n×3。