一种基于磁场梯度张量的目标定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于磁场梯度张量的目标定位方法及装置，其包括：获取观测站记录的观测数据；基于记录的观测数据，并利用定位公式计算出在T时刻观测点P与目标体之间的距离矢量，再基于距离矢量以及在T时刻的观测点P的观测位置确定在T时刻目标体的位置。其中，获取的观测数据包括观测点P的两个相邻观测位置在同一时刻T或同一观测点P在T时刻的两个相邻时刻记录的磁场矢量及磁场梯度张量，或包括：观测点P及其两个相邻观测位置在同一时刻T或同一观测点P在T时刻及其两个相邻时刻记录的磁场梯度张量。其中，推导出的定位公式均是消除了地球背景磁场的目标定位公式，解决了现有技术中因地球背景磁场产生的定位误差问题，实现目标体定位。目标体定位。目标体定位。

A target location method and device based on magnetic field gradient tensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场梯度张量的目标定位方法及装置


[0001]本专利技术属于地磁学
，具体涉及一种基于磁场梯度张量的目标定位方法及装置。

技术介绍

[0002]在地磁学中，磁梯度张量除用于勘探地球地质结构构造，寻找油气、矿产资源以外，还被广泛应用于水下磁性目标体定位。现有的磁定位方法一般是在建立在忽略背景场影响的重力或磁异常及其梯度张量的基础上实现。然而，忽略背景场影响的磁定位方法的定位精度必然受到影响，有待进一步提升。
[0003]实际上，空间里面一点上的总重力场或总磁场T一般包括三个成分：地球磁场B
e
、地下物质体引起的异常场B
a
以及未知场B
u
：
[0004]T＝B0+B
a
+B
u
[0005]由于地下目标异常体通常淹没在相对较大的地球磁场B
e
(中纬度地区约为50000nT)，直接测量异常场B
a
通常具有挑战性，必须从测量结果中消除地球磁场B
e
。但地球磁场相对均匀，与人造的磁性目标体相比，其梯度通常较小，其相对人造磁性目标体所产生的梯度场来说可以忽略不计，未知场B
u
通常也是被忽略不计，即
[0006]因此，为了实现基于磁场梯度张量的目标定位，怎么从强大的区域背景场中提取异常场是十分重要的，也是本领域的技术难点。为此，实有必要设计一种消除地球背景磁场影响的基于磁场梯度张量的目标定位方法，以解决现有技术中因地球背景磁场产生的定位误差问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是解决现有技术中因地球背景磁场产生的定位误差问题，进而提供一种基于磁场梯度张量的目标定位方法及装置，用以实现目标体定位。本专利技术抛开了传统面积性数据采集方式，其观测磁场梯度张量，并利用同一观测站在相邻时刻或相邻观测站在同一时刻记录两组或三组磁场梯度张量以及采用差分的手段推导出消除了地球背景磁场的目标定位公式，实现目标体定位。且所述方法适用于静止目标体定位，也适用于运动目标体定位；适用于基于固定基站的目标定位以及适用于基于运动平台的目标定位。
[0008]一方面，本专利技术提供的一种基于磁场梯度张量的目标定位方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1：获取观测站记录的观测数据；
[0010]步骤S2：基于步骤S1记录的所述观测数据，并利用定位公式计算出在T时刻观测点P与目标体之间的距离矢量，再基于所述距离矢量以及在T时刻的所述观测点P的观测位置确定在T时刻所述目标体的位置；
[0011]定位公式如下：
[0012]r
i
＝[G
i
‑1‑
G
i+1
]‑1·
[n(T
i+1
‑
T
i
‑1)
‑
G
i+1
·
d][0013]或
[0014]r
i
＝[G
i
‑1‑
G
i+1
]‑1·
[nG
i
‑
G
i+1
]·
d
[0015]其中，r
i
表示在T时刻所述观测点P与所述目标体之间的距离矢量，T
i
‑1、T
i+1
为观测点P的两个相邻观测位置i
‑
1、i+1在同一时刻T记录的磁场矢量或者为观测点P在T时刻的两个相邻时刻i
‑
1、i+1记录的磁场矢量；G
i
以及G
i
‑1、G
i+1
依次为所述观测点P的对应观测位置i及两个相邻观测位置i
‑
1、i+1在同一时刻T记录的磁场梯度张量或者为所述观测点P在T时刻及两个相邻时刻i
‑
1、i+1记录的磁场梯度张量；
[0016]d＝r
i+1
‑
r
i
‑1表示两个观测位置i+1、i
‑
1或两个时刻i+1、i
‑
1对应的观测点与目标体之间的距离矢量的差值，n为目标体的构造指数。对应观测位置时，d＝r
i+1
‑
r
i
‑1表示观测点P的两个相邻观测位置i+1、i
‑
1在时刻T对应的观测点与目标体之间的距离矢量的差值。对应观测时刻时，d＝r
i+1
‑
r
i
‑1表示两个时刻i+1、i
‑
1对应的观测点P与目标体之间的距离矢量的差值。
[0017]可选地，在任意时刻任意观测点与目标体的距离矢量R表示为：
[0018]R＝[x
s
‑
x
* y
s
‑
y
* z
s
‑
z
*
][0019]式中，x
*
、y
*
、z
*
分别表示观测点在xyz轴上的坐标，x
s
、y
s
、z
s
分别表示目标体在xyz轴上的坐标。
[0020]可选地，所述目标体的构造指数n的取值范围为[1,3]。
[0021]可选地，所述目标体为球体、或长方体、或二度体时，所述构造指数的取值对应为3，2，1。
[0022]可选地，所述目标体位于太空、或地表、或地表以上、或地表以下、或水面、或水面以上、或水面以下。
[0023]可选地，所述观测站为固定基站或者位于运动平台上；所述目标体为静止目标体或运动目标体。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种基于所述目标定位方法的磁场梯度张量测量装置，所述磁场梯度张量测量装置包括8个磁传感器，所述8个磁传感器分别分布在正方体的8个顶角；
[0025]其中，所述正方体上非相邻的两个侧面的中心点及其正方体的中心点构成三个相邻观测位置时，磁传感器F1、F2、F3和F4组成一个正方形磁场梯度测量系统，用于测定磁场梯度张量G
i
‑1；磁传感器F5、F6、F7和F8组成另一个正方形磁场梯度测量系统，用于测定磁场梯度张量G
i+1
；磁传感器F1
‑
F8组成立方体磁场梯度测量系统，用于测定磁场梯度张量G
i
。
[0026]第三方面，本专利技术提供一种基于所述目标定位方法的装置，其包括：
[0027]观测模块，用于记录观测数据；
[0028]定位模块，用于基于记录的所述观测数据，并利用定位公式计算出在T时刻观测点P与目标体之间的距离矢量，再基于所述距离矢量以及在T时刻的所述观测点P的观测位置确定在T时刻所述目标体的位置。
[0029]第四方面，本专利技术提供一种电子终端，其包括：一个或多个处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场梯度张量的目标定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：获取观测站记录的观测数据；步骤S2：基于步骤S1记录的所述观测数据，并利用定位公式计算出在T时刻观测点P与目标体之间的距离矢量，再基于所述距离矢量以及在T时刻的所述观测点P的观测位置确定在T时刻所述目标体的位置；定位公式如下：r
i
＝[G
i
‑1‑
G
i+1
]
‑1·
[n(T
i+1
‑
T
i
‑1)
‑
G
i+1
·
d]或r
i
＝[G
i
‑1‑
G
i+1
]
‑1·
[nG
i
‑
G
i+1
]
·
d其中，r
i
表示在T时刻所述观测点P与所述目标体之间的距离矢量，T
i
‑1、T
i+1
为观测点P的两个相邻观测位置i
‑
1、i+1在同一时刻T记录的磁场矢量或者为观测点P在T时刻的两个相邻时刻i
‑
1、i+1记录的磁场矢量；G
i
以及G
i
‑1、G
i+1
依次为所述观测点P的对应观测位置i及两个相邻观测位置i
‑
1、i+1在同一时刻T记录的磁场梯度张量或者为所述观测点P在T时刻及两个相邻时刻i
‑
1、i+1记录的磁场梯度张量；d＝r
i+1
‑
r
i
‑1表示两个观测位置i+1、i
‑
1或两个时刻i+1、i
‑
1对应的观测点与目标体之间的距离矢量的差值，n为目标体的构造指数。2.根据权利要求1所述的目标定位方法，其特征在于：在任意时刻任意观测点与目标体的距离矢量表示为：R＝[x
s
‑
x
* y
s
‑
y
* z
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡双贵，汤井田，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：