[發(fā)明專利]一種多磁性運動目標體的定位方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810487925.1
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108562945B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 胡雙貴;湯井田;任政勇;湯子鍵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種多磁性運動目標體的定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：獲取每個磁力觀測基站上的磁力矢量以及磁力梯度張量；

其中，在待定位的n個磁性運動目標體周圍布設q個磁力觀測基站，q≥n；

所述磁力矢量以及磁力梯度張量如下所示：

式中，Bⁱ、Gⁱ分別為第i個磁力觀測基站的磁力矢量、磁力梯度張量，分別為磁力矢量Bⁱ在空間直角坐標系xyz中的x、y、z方向上的分量，分別為磁力分量在x、y、z方向上梯度；

S2：將每個磁力觀測基站的磁力梯度張量采用最小二乘算法得到每個磁力觀測基站的非線性方程，并將所有磁力觀測基站的非線性方程進行組合得到非線性方程組；

Φ(p)＝[W_d(d_obs-GG(p))]^T[W_d(d_obs-GG(p))]

其中：

GG(p)＝[GG¹(p)...,GGⁱ(p),...GG^q(p)]^T

式中，Φ(p)表示非線性方程組，p為待求參數向量，p^j為待求參數向量p中第j個磁性運動目標體的對應的參數，x^j,y^j,z^j為第j個磁性運動目標體在x、y、z方向上的質心坐標；分別為第j個磁性運動目標體在x、y、z方向上的磁矩；

W_d為權重矩陣，d_obs為觀測數據向量，為觀測數據向量d_obs中第i個磁力觀測基站對應的觀測數據，GG(p)為正演響應向量，GGⁱ(p)為正演響應向量GG(p)中第i個磁力觀測基站對應的正演響應向量，為第i個磁力觀測基站上磁性運動目標體在xx、xy、xz、yy、yz方向上產生的磁力梯度，T為轉置矩陣符號；

第i個磁力觀測基站上磁性運動目標體在gh方向產生的磁力梯度的計算公式如下：

其中：

式中，為第i個磁力觀測基站上磁異常體在gh方向上產生的磁力梯度，R^ij表示表示第j個磁性運動目標體與第i個磁力觀測基站之間的坐標差向量，R^ij表示第j個磁性運動目標體與第i個磁力觀測基站之間的距離，且等于坐標差向量R^ij的模，Δx^ij、Δy^ij、Δz^ij分別表示第j個磁性運動目標體與第i個磁力觀測基站在x、y、z方向上的坐標差，aⁱ、bⁱ、cⁱ分別表示第i個磁力觀測基站在x、y、z方向上的坐標，M^j為第j個磁性運動目標體的磁矩向量，μ₀為真空磁導率；

S3：利用每個磁力觀測基站的磁力矢量、磁力梯度張量并采用單站單目標定位算法獲取所述n個磁性運動目標體的初始位置，以及基于所述n個磁性運動目標體的初始位置采用列文伯格-馬夸爾特法計算所述非線性方程組得到所述n個磁性運動目標體的質心坐標位置以及磁矩；

每個磁性運動目標體的初始位置包括磁性運動目標體在x、y、z方向上的初始坐標位置和初始磁矩。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：S3中利用每個磁力觀測基站的磁力矢量、磁力梯度張量并采用單站單目標定位算法獲取所述n個磁性運動目標體的初始位置的執(zhí)行過程如下：

首先，將所述n個磁性運動目標體視為一個目標整體，并利用每個磁力觀測基站的磁力矢量和磁力梯度張量分別計算出每個磁力觀測基站上觀測的所述目標整體的坐標位置以及磁矩；

然后，從所有磁力觀測基站上觀測的目標整體的坐標位置、磁矩中依次選擇出每個磁性運動目標體的初始位置坐標、初始磁矩；

其中，從所有磁力觀測基站上觀測的目標整體的坐標位置、磁矩中任意選擇一個磁力觀測基站觀測的目標整體的坐標位置和磁矩作為一個磁性運動目標體的初始坐標位置、初始磁矩。