一种基于全张量重力梯度反演的水下目标探测方法

摘要

本发明公开了一种基于全张量重力梯度反演的水下目标探测方法，具体步骤如下：(1)预先存储活动水域的全张量重力梯度基准图；(2)利用水下潜器上的重力梯度传感器对活动水域进行实时测量，获得实测重力梯度信号，并将获得的实测重力梯度信号与所述预先存储的全张量重力梯度基准图进行比对，获得由目标引起的全张量重力梯度异常；(3)对所述全张量重力梯度异常进行反演，计算出目标的方位参数和质量；(4)综合上述计算出的目标质量与方位参数，计算出目标的位置，完成对水下目标的探测。本发明与其他探测方法相比，具有安全隐蔽、精确有效、真正的无源自主等典型特点，尤其适用于水下潜器，大大减少了人工干预，耗时较少，提高了探测精度。

主权项

1.一种基于全张量重力梯度反演的用于水下潜器的目标探测方法，通过对水下潜器活动水域的全张量重力梯度异常进行实时测量，反演计算获得目标的质量、方位和位置，实现目标的水下探测，该方法具体步骤如下：(1)预先存储活动水域的全张量重力梯度基准图；(2)利用水下潜器上的重力梯度传感器对活动水域进行实时测量，获得实测重力梯度信号，并将获得的实测重力梯度信号与所述预先存储的全张量重力梯度基准图进行比对，获得由目标引起的全张量重力梯度异常；(3)对所述全张量重力梯度异常进行反演，计算出目标的方位参数；(4)对所述全张量重力梯度异常进行反演，计算出目标的质量；(5)综合上述计算出的目标质量与方位参数，计算出目标的位置，完成对水下目标的探测；其中，所述目标的方位参数通过如下公式计算得到：其中θ、为目标质心相对于测量点的球坐标解；Γ_xx、Γ_xy、Γ_xz、Γ_yy、Γ_yz、Γ_zz分别为目标所引起的全张量重力梯度异常的6个分量的测量值；R为探测目标的质心与测量点的距离，Δx、Δy、Δz分别为R在三个坐标轴方向上的投影；(x，y，z)为测量点的三维坐标；所述目标的质量M通过如下公式计算得到：$M=\frac{1}{2\mathrm{\pi G}}\int \int x{\Gamma }_{\mathrm{xz}}(x,y)\mathrm{dxdy}=\frac{1}{2\mathrm{\pi G}}\int \int y{\Gamma }_{\mathrm{yz}}(x,y)\mathrm{dxdy}---\left(2\right)$其中，G为万有引力常量；所述目标的位置通过如下公式计算得到：$R(x,y,z)=\sqrt[3]{\frac{\mathrm{GM}}{{\Gamma }_{\mathrm{xx}}(x,y,z)+{\Gamma }_{\mathrm{yy}}(x,y,z)}(1-\frac{3}{{\left(\frac{{\Gamma }_{\mathrm{xy}}(x,y,z)}{{\Gamma }_{\mathrm{yz}}(x,y,z)}\right)}^2+{\left(\frac{{\Gamma }_{\mathrm{xy}}(x,y,z)}{{\Gamma }_{\mathrm{xz}}(x,y,z)}\right)}^2+1})}---\left(3\right).$