H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法

摘要

本发明公开了一种H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法。包括以下步骤，步骤一：在水面或水下利用五台磁传感器构建“H”型阵列；步骤二：利用H”型阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常ΔB；步骤三：构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场步骤四：建立磁异常ΔB和磁性目标位置信息(x,y,z)的关系；步骤五：耦合阵列中五个磁传感器的磁异常数据；步骤六：利用粒子群算法求解磁性目标的位置信息，实现对目标的追踪和定位。本发明探测方法实施简单，定位精度高，定位距离远。

主权项

H型标量传感器阵列对磁性目标的追踪定位方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一：在水面或水下利用五台磁传感器构建“H”型阵列；步骤二：利用H”型阵列中的传感器测量磁性目标产生的磁异常ΔB，$\begin{array}{c}\Delta B=|{\overrightarrow{B}}_E+{\overrightarrow{B}}_A|-\left|{\overrightarrow{B}}_E\right|\approx \overrightarrow{u}·{\overrightarrow{B}}_A\\ =B_{Ax}\cos \left(I_0\right)\cos \left(D_0\right)+B_{Ay}\cos \left(I_0\right)\sin \left(D_0\right)+B_{Az}\sin \left(I_0\right)\end{array}$其中：表示地磁正常场，表示磁性目标在测量点处产生的磁场，表示地磁场的方向向量，B_Ax、B_Ay和B_Az分别表示磁异常在x、y和z三个方向的分量，I₀和D₀分别表示地磁场的磁倾角和磁偏角；步骤三：构建磁偶极子模型，获得磁性目标在测量点处产生的磁场${\overrightarrow{B}}_A=\left|\begin{array}{c}{B}_{Ax}\\ B_{Ay}\\ B_{Az}\end{array}\right|=\frac{{\mu }_0}{4{\mathrm{\pi r}}^5}\left[\begin{array}{ccc}3x^2-r^2& 3xy& 3xz\\ 3xy& 3y^2-r^2& 3yz\\ 3xz& 3yz& 3z^2-r^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{M}_x\\ M_y\\ M_z\end{array}\right]$其中：μ₀为真空中的磁导率(μ₀＝4π10^‑7)，(0,0,0)表示磁偶极子的位置坐标，(x,y,z)表示测量点处的位置坐标，M_x，M_y，M_z分布表示磁偶极子的磁矩在X，Y，Z方向上的分量，即步骤四：建立磁异常ΔB和磁性目标位置信息(x,y,z)的关系；$\Delta B=\frac{{\mu }_0}{4{\mathrm{\pi r}}^5}PKQ$其中：P＝[cos(I₀)cos(D₀) cos(I₀)sin(D₀) sin(I₀)]$\begin{array}{cc}K=\left[\begin{array}{ccc}3x^2-r^2& 3xy& 3xz\\ 3xy& 3y^2-r^2& 3yz\\ 3xz& 3yz& 3z^2-r^2\end{array}\right]& Q=\left[\begin{array}{c}{M}_x\\ M_y\\ M_z\end{array}\right]\end{array};$步骤五：耦合阵列中五个磁传感器的磁异常数据；$\frac{{\mu }_0}{4{\mathrm{\pi r}}_i^5{\mathrm{\Delta B}}_i}{\mathrm{PK}}_{i}P=\frac{{\mu }_0}{4{\mathrm{\pi r}}_j^5{\mathrm{\Delta B}}_j}{\mathrm{PK}}_{j}P$其中，i,j表示传感器的标识；步骤六：利用粒子群算法求解磁性目标的位置信息，实现对目标的追踪和定位。