[發明專利]一種目標定位及識別方法

在審

• 申請號: 201611201932.8
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108227005A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張曉娟;王辰
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供一種目標定位及識別方法。其中定位及識別方法包括：獲取磁異常信號，利用目標磁梯度張量角度和距離算法初步計算目標的距離和單位位置矢量，并計算得到位置矢量；把距離和單位位置矢量代入目標的磁梯度張量矩陣，計算磁矩矢量；根據位置矢量和磁矩矢量計算校正系數g和夾角余弦并進一步計算系數Q₁和Q₂收斂條件下輸出新單位位置矢量。本發明提供的方法能取得定位精度高，磁矩估計準確，探測距離遠的效果。

技術領域

本發明涉及磁異常測量技術領域，尤其是一種磁異常目標定位及識別方法，還涉及該定位方法在矢量傳感器定位和磁性異常體目標探測上的應用。

背景技術

鐵磁物體在地磁場的作用下會產生磁異常信號。磁異常目標一般被等效為一個磁偶極子。利用產生的磁異常信號反演目標的位置，磁矩等信息有廣泛的應用，如水下磁目標跟蹤，未爆物探測，考古等。通常情況下，地磁場強度遠遠大于磁異常信號，因此磁異常信號無法用磁力計直接測量。磁梯度計能夠有效的消除地磁場的干擾，廣泛的應用于磁異常目標定位中。

現有技術提出了一種用于實時定位目標的算法-角度與距離測量算法(ScalarTriangulation and Ranging).該算法定義了磁梯度張量矩陣范數C_T用于估計目標的位置矢量和磁矩矢量。該算法假定C_T的等值線是一個球體，但實際上是一個軸比1.14的橢球。因此該方法的定位結果存在誤差。對于該誤差，現有技術還提出了一種迭代算法進行修正，但是該算法對信噪比要求較高。仿真結果表明，即使信噪比達到46dB，該算法也至少需要10次迭代才能收斂。在實際應用中，即使校正好的磁力計陣列，由于殘余誤差的存在，實際信噪比很難達到46dB。因此對于實際的磁異常信號，該算法的收斂速度及收斂性有待驗證。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種目標定位及識別算法。

根據本發明的一方面，提供一種磁異常目標定位及識別方法，包括步驟：

S1：獲取磁異常信號，利用磁梯度張量角度與距離測量算法初步計算目標的距離r和單位位置矢量并計算得到位置矢量

S2：把目標的距離r和單位位置矢量代入目標的磁梯度張量矩陣，利用最小二乘法估計得到磁矩矢量

S3：把位置矢量和磁矩矢量代入：

計算橢圓系數g和磁矩矢量與距離矢量的夾角的余弦并根據：

計算系數Q₁和系數Q₂；

S4：利用下式

獲得新單位位置矢量其中，是單位矢量，是單位磁矩矢量；

當估計值滿足收斂條件時輸出位置信息和磁矩信息，否則返回S2。

進一步的，步驟S1中具體為：

S11：根據：

獲得磁目標產生的磁異常信號與磁矩和位置矢量的關系，其中為磁異常信號，為目標的磁矩，為目標的位置矢量；

S12：計算目標的磁梯度張量G：

x，y，z分別表示立體坐標系下的三個互相垂直坐標方向；

S13：根據磁梯度張量G矩陣的范數得到C_T，