一种目标复合探测方法技术

本发明专利技术提供一种目标复合探测方法，属于目标远程探测技术领域，该方法的具体过程为：首先，磁测采用基于无人机的磁测系统开展大范围全部测区测试，并利用磁场传感器的测量结果利用差分进化算法反演目标的特征向量x；其次，基于特征向量x中位置先验信息，开展局部车载电磁探测，采集局部小区域的电磁数据，并依据电磁数据利用列文伯格

【技术实现步骤摘要】
一种目标复合探测方法


[0001]本专利技术属于目标远程探测
，具体涉及一种目标复合探测方法。

技术介绍

[0002]基于无人机的磁测系统在实现大范围测区快速测量，在探测效率方面有明 显的优势，但其仅能测量铁磁性目标，不能测量非磁性金属目标导致漏检。同 时，基于磁场数据的反演结果仅能提供目标的位置和磁矩信息，无法获取目标 的姿态或形状特征，无法实现目标识别和分类。
[0003]基于时间域电磁探测方法，能够测量所有的金属目标，且根据接收端电压 信号的衰减曲线可以获取目标的姿态、形状及材料等特征。但其存在处理时间 长，探测距离短的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种目标复合探测方法，该方法能够提高探测效率， 实现目标快速定位与识别。
[0005]实现本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种目标复合探测方法，具体过程为：
[0007]步骤一、利用磁法确定目标的位置；
[0008]设用特征向量x＝(x0,y0,z0,m
x
,m
y
,m
z
)表征磁偶极子模型；
[0009]利用磁测系统上搭载的磁场传感器，测量空间中的磁总场信号，并对所述 磁总场信号进行预处理，然后从测量的磁总场信号中提取出目标生产的磁异常 信号ΔT，所述磁异常信号可以表示为：
[0010][0011]其中，m＝(m
x
,m
y
,m
z
)是目标的磁矩，r＝(x
‑
x0,y
‑
y0,z
‑
z0)是距离矢量，(x,y,z)是传 感器的位置，(x0,y0,z0)是目标的位置，B
earth
是当地地磁场矢量，其中r为r的模值， μ0为真空磁导率；
[0012]利用多个观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处的磁异常数据ΔT
i
，建立目标函数如式(2)所示， 并利用差分进化算法估计目标的特征向量x，并利用差分进化算法估计目标的特 征向量x，
[0013][0014]步骤二、基于磁法确定目标的位置，利用电磁法获取目标的位置、形状及 姿态特征；
[0015]设电磁数据反演的特征向量y:
[0016][0017]其中，(x0,y0,z0)是目标的位置，是目标的偏航和俯仰角，(k
i
,β
i
,γ
i
)i＝1,2,
3是三 维磁偶极子参数；
[0018]基于步骤一所确定的目标位置，开展局部电磁探测，获得多个观测点(x
i
,y
i
,z
i
) 处，接收线圈的感应电压信号d
obsi
；
[0019]利用多个观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处接收线圈的感应电压信号d
obsi
，建立目标函数如公 式(5)所示，将所述特征向量x中的位置信息作为电磁反演特征向量y中的位 置信息的初始值，利用局部优化算法列文伯格
‑
马夸特算法估计目标的特征向量 y；
[0020][0021]步骤三、融合特征向量x和特征向量y，获取目标的位置、形状及姿态特征。
[0022]进一步地，本专利技术所述所述磁测系统搭载在无人机上。
[0023]进一步地，本专利技术所述对所述磁总场信号进行预处理包括：利用低通滤波 器对所述磁总场信号进行滤波，再去除直流成分，最后对无人机平台干扰磁场 进行补偿处理。
[0024]进一步地，本专利技术所述所述开展局部电磁探测由车载磁探测系统实现。
[0025]进一步地，本专利技术利用6个以上的观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处的磁异常数据ΔT
i
建立目 标函数。
[0026]进一步地，本专利技术利用9个以上的观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处接收线圈的感应电压信 号d
obsi
建立目标函数。
[0027]进一步地，当计算出特征向量y后，根据公式(4)计算出本征偶极子响应 曲线L
i
，根据本征偶极子响应曲线L
i
，基于所述响应曲线L
i
获取目标的形状
[0028][0029]进一步地，本专利技术采用贝叶斯估计方法融合特征向量x和特征向量y，获取 目标的位置、形状及姿态特征。
[0030]有益效果
[0031]本专利技术磁法和电磁法联合的目标探测方法，利用磁法对大范围区域进行快 速检测，基于磁法的检测结果，利用电磁法进行精确测量，本专利技术可以快速实 现目标的检测。
[0032]本专利技术利用磁法和电磁法联合的目标探测方法，利用所构建的目标函数， 可以快速迭代寻找到最优的特征向量，从而可以准确获得目标的位置、形状及 姿态特征。
附图说明
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0034]图1为联合磁法和电磁法的处理流程图；
[0035]图2为三个待测目标(标记为4#，5#，6#)；
[0036]图3为无人机磁测数据(单位：nT)；(a)测区磁场，(b)4#目标产生的磁 异常，(c)5#目标产生的磁异常，(d)6#目标产生的磁异常；
[0037]图4为车载电磁探测系统中接收线圈的感应电压；(a)4#目标的感应电压， (b)5#目标的感应电压，(c)6#目标的感应电压；
[0038]图5为电磁数据反演得到偶极子本征响应曲线；(a)4#目标，(b)5#目标， (c)6#目标。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术提供的目标定位算法进行说明。
[0040]本专利技术的设计思想为：图1所示，首先，磁测采用基于无人机的磁测系统 开展大范围全部测区测试，并利用磁场传感器的测量结果利用差分进化(DE) 算法反演目标的特征向量x；其次，基于特征向量x中位置先验信息，开展局部 车载电磁探测，采集局部小区域的电磁数据，并依据电磁数据利用列文伯格
‑
马 夸特算法，同时将特征向量x作为反演初值，得到特征向量y，最后，融合特征 向量x和特征向量y，获取目标的位置和形状，姿态特征。
[0041]本申请实施例一种目标复合探测方法，具体过程为：
[0042]步骤一、利用磁法确定目标的位置；
[0043]利用磁偶极子模型对目标进行近似，在直角坐标系统中(东北地坐标系)， 一个磁偶极子模型可以用一个特征向量x表征x＝(x0,y0,z0,m
x
,m
y
,m
z
)，前三个参数 是目标的位置，后三个参数是目标的磁矩。)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种目标复合探测方法，其特征在于，具体过程为：步骤一、利用磁法确定目标的位置；设用特征向量x＝(x0,y0,z0,m
x
，m
y
，m
z
)表征磁偶极子模型；利用磁测系统上搭载的磁场传感器，测量空间中的磁总场信号，并对所述磁总场信号进行预处理，然后从测量的磁总场信号中提取出目标生产的磁异常信号ΔT，所述磁异常信号可以表示为：其中，m＝(m
x
，m
y
，m
z
)是目标的磁矩，r＝(x
‑
x0，y
‑
y0，z
‑
z0)是距离矢量，(x，y，z)是传感器的位置，(x0，y0,z0)是目标的位置，B
earth
是当地地磁场矢量，其中r为r的模值，μ0为真空磁导率；利用多个观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处的磁异常数据ΔT
i
，建立目标函数如式(2)所示，并利用差分进化算法估计目标的特征向量x，并利用差分进化算法估计目标的特征向量x，步骤二、基于磁法确定目标的位置，利用电磁法获取目标的位置、形状及姿态特征；设电磁数据反演的特征向量y:其中，(x0,y0,z0)是目标的位置，是目标的偏航和俯仰角，(k
i
,β
i
,γ
i
)i＝1,2,3是三维磁偶极子参数；基于步骤一所确定的目标位置，开展局部电磁探测，获得多个观测点(x
i
,y
i
,z
i
)处，接收线圈的感应电压信号d
obsi
；利用多个观测点(x
i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宛冠宇，
申请(专利权)人：郭强，
类型：发明
国别省市：