[發明專利]一種基于磁場梯度張量的目標定位方法及裝置

在審

• 申請號: 202210433815.3
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114777766A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 胡雙貴;湯井田
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01R33/022
• 代理公司: 湖南盈奧知識產權代理事務所(普通合伙) 43282
• 代理人: 姚瑤

1.一種基于磁場梯度張量的目標定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：獲取觀測站記錄的觀測數據；

步驟S2：基于步驟S1記錄的所述觀測數據，并利用定位公式計算出在T時刻觀測點P與目標體之間的距離矢量，再基于所述距離矢量以及在T時刻的所述觀測點P的觀測位置確定在T時刻所述目標體的位置；

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時刻所述觀測點P與所述目標體之間的距離矢量，T_i-1、T_i+1為觀測點P的兩個相鄰觀測位置i-1、i+1在同一時刻T記錄的磁場矢量或者為觀測點P在T時刻的兩個相鄰時刻i-1、i+1記錄的磁場矢量；G_i以及G_i-1、G_i+1依次為所述觀測點P的對應觀測位置i及兩個相鄰觀測位置i-1、i+1在同一時刻T記錄的磁場梯度張量或者為所述觀測點P在T時刻及兩個相鄰時刻i-1、i+1記錄的磁場梯度張量；

d＝r_i+1-r_i-1表示兩個觀測位置i+1、i-1或兩個時刻i+1、i-1對應的觀測點與目標體之間的距離矢量的差值，n為目標體的構造指數。

2.根據權利要求1所述的目標定位方法，其特征在于：在任意時刻任意觀測點與目標體的距離矢量表示為：

R＝[x_s-x^* y_s-y^* z_s-z^*]

式中，x^*、y^*、z^*分別表示觀測點在xyz軸上的坐標，x_s、y_s、z_s分別表示目標體在xyz軸上的坐標。

3.根據權利要求1所述的目標定位方法，其特征在于：所述目標體的構造指數n的取值范圍為[1，3]。

4.根據權利要求3所述的目標定位方法，其特征在于：所述目標體為球體、或長方體、或二度體時，所述構造指數的取值對應為3，2，1。

5.根據權利要求1所述的目標定位方法，其特征在于：所述目標體位于太空、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。

6.根據權利要求1所述的目標定位方法，其特征在于：所述觀測站為固定基站或者位于運動平臺上；所述目標體為靜止目標體或運動目標體。

7.一種基于權利要求1-6任一項所述的目標定位方法的磁場梯度張量測量裝置，其特征在于：所述磁場梯度張量測量裝置包括8個磁傳感器，所述8個磁傳感器分別分布在正方體的8個頂角；

其中，所述正方體上非相鄰的兩個側面的中心點及其正方體的中心點構成三個相鄰觀測位置時，磁傳感器F1、F2、F3和F4組成一個正方形磁場梯度測量系統，用于測定磁場梯度張量G_i-1；磁傳感器F5、F6、F7和F8組成另一個正方形磁場梯度測量系統，用于測定磁場梯度張量G_i+1；磁傳感器F1-F8組成立方體磁場梯度測量系統，用于測定磁場梯度張量G_i。