The invention discloses a single point positioning method for magnetic target based on magnetic total field gradient and magnetic tensor modulus gradient. The method calculates the modulus of magnetic total field gradient and magnetic tensor modulus gradient by cubic magnetometer, and further solves the analytical solution of magnetic target orientation and magnetic moment. Based on the rotation invariance of the magnetic total field gradient and the magnetic tensor modulus gradient, the proposed single point positioning method can effectively avoid the inaccurate positioning problems caused by the relative rotation and relative motion of the magnetic target and the magnetic detector, and has important practical significance for the application of magnetic anomaly target positioning in a specific scene.
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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,localizationandClassification)。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RoyWiegert提出STAR方法(Wiegert,R.,andJ.Oeschger,”Generalizedmagneticgradientcontractionbasedmethodfordetection,localizationanddiscriminationofunderwaterminesandunexplodedordnanc ...
【技术保护点】
1.一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,其特征在于,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。
【技术特征摘要】
1.一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,其特征在于,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。2.根据权利要求1所述的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,其特征在于,步骤2利用磁强计三轴磁分量Bnx,Bny,Bnz,求取各磁强计测量磁场的模量:3.根据权利要求2所述的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,其特征在于,步骤3具体为: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,模量梯度的表达式为:G≈iGx+jGy+kGz;利用各磁强计模量对模量梯度进行工程化近似获取,模量梯度的三轴分量表示为:式中,分别为正x方向、正y方向、正z方向的磁场模量,的值对应的分别是正立方体正x面、正y面、正z面四个顶点磁强计所测磁场模量的平均值;分别为负x方向、负y方向、负z方向的磁场模量,的值对应的分别是正立方体负x面、负y面、负z面四个顶点磁强计所测磁场模量的平均值。4.根据权利要求3所述的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,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:庄志洪,金煌煌,王宏波,王容川,付梦印,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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