一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法
【專利摘要】發(fā)明所涉及的是一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法。本發(fā)明包括：在水面或水下利用四臺磁傳感器排列成平面正方形陣列；采集第一傳感器測量值、第二傳感器測量值、第三傳感器測量值、第四傳感器測量值、四個傳感器和目標(biāo)的距離；計算目標(biāo)的方位坐標(biāo)及目標(biāo)磁矩；輸出各時間參數(shù)就描繪目標(biāo)出運動軌跡。本方法是通過檢測地磁總場單一標(biāo)量實現(xiàn)目標(biāo)定位。而且由于測量總場，磁力儀安裝使用不需要姿態(tài)方位校準(zhǔn)，非常方便。本發(fā)明采用磁場差值算法，可以排除地磁場時變的影響及空間環(huán)境磁場分布對磁定位的影響，本定位方法定位精度高，測量距離遠。
【專利說明】一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明所涉及的是一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地磁學(xué)是一門古老的學(xué)科，通過對地磁場的研究可以推進對宇宙演變、地球演變、地質(zhì)構(gòu)造演變及地震活動等相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。地磁研究的成果在航海、航空、航天、能源勘探以及軍事領(lǐng)域中有著廣泛而重要的應(yīng)用。
[0003]以掃雷為例，二戰(zhàn)時期遺留的沉底水雷貼在百米深的海底，聲特性與石頭相似，聲納難以有效的將其與環(huán)境分開，對于聲納幾乎是大海撈針。沉船、水下古跡、水下礦藏、水下管線、水下各種遺留失效設(shè)備等的聲特性與沉底水雷有相似之處，很多時候單獨依靠聲納很難判斷。但沉船、古跡、礦藏、水下設(shè)備等在地磁場環(huán)境中都具有明顯的感應(yīng)磁場分布，這種感應(yīng)磁場分布與普通地磁背景場不同，因而在磁圖上屬于明顯異常點，所以磁法掃雷作為可行技術(shù)很早就得到了應(yīng)用，隨著磁法儀器硬件和地磁技術(shù)的發(fā)展也得到越來越多的重視和實效。
[0004]我國黃海平均海深50米，東海多為200米的大陸架，在這種環(huán)境下，海況和目標(biāo)噪聲是決定聲吶探測距離的最大因素。而基于磁場探測則不用考慮這些因素，目標(biāo)自身磁場和在地磁場中的感應(yīng)磁場在地磁圖中是非常明顯的異常點，很容易發(fā)現(xiàn)。
[0005]地磁場是矢量場，實施矢量測量可以更全面地描述和掌握地磁要素與地磁信息，但要實現(xiàn)矢量測量困難重重，首先必須使用矢量磁傳感器，現(xiàn)階段一般采用三軸磁通門傳感器，其安裝使用都很復(fù)雜，安裝時姿態(tài)方位一定要嚴(yán)格校正，載體運動過程中仍要實時補償姿態(tài)和方位變化的影響，校正姿態(tài)方位還要使用其他高精度定位系統(tǒng)。
[0006]與探測地磁總場的光泵磁力儀比較，三軸磁通門磁力儀的分辨率不高，一般在
0.1nT量級，水中目標(biāo)如沉船以目標(biāo)磁偶極子遠場理論來估算，這種磁力儀對目標(biāo)的探測極限距離是250m。而用基于總場的銫光泵磁力儀，最高分辨率可達fT量級，理論極限探測距離超過10km。即使分辨率降低至0.6pT，這種磁力儀在探測距離2km時仍能保證距離分辨率lm，對動態(tài)目標(biāo)可以動態(tài)定位。而且由于測量地磁總場，總場光泵磁力儀安裝使用不需要姿態(tài)方位校準(zhǔn)，非常方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種對水下磁目標(biāo)高精度遠距離定位的利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009](I)在水面或水下利用四臺磁傳感器排列成平面正方形陣列:
[0010]正方形的邊長D,其中第一傳感器T1的位置設(shè)為坐標(biāo)原點(O, O),第二傳感器T2放置于坐標(biāo)系X軸上(-D，O)位置，第三傳感器T3放置于y軸上(0，D)位置，第四傳感器T4放置于xy平面上(-D，D)位，陣列平面方向與水平面平行；[0011](2)采集第一傳感器測量值T1、第二傳感器測量值T2、第三傳感器測量值T3、第四傳感器測量值T4、四個傳感器和目標(biāo)的距離a、r2、r3、r4 ；
[0012](3)計算目標(biāo)的方位坐標(biāo)(d、a)及目標(biāo)磁矩IPmI:
【權(quán)利要求】
1.一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法，其特征在于: (1)在水面或水下利用四臺磁傳感器排列成平面正方形陣列: 正方形的邊長D，其中第一傳感器T1的位置設(shè)為坐標(biāo)原點(O，0)，第二傳感器T2放置于坐標(biāo)系X軸上(-D，O)位置，第三傳感器T3放置于y軸上(0，D)位置，第四傳感器T4放置于xy平面上(-D，D)位，陣列平面方向與水平面平行； (2)采集第一傳感器測量值T1、第二傳感器測量值T2、第三傳感器測量值T3、第四傳感器測量值T4、四個傳感器和目標(biāo)的距離ι、r2、r3、r4 ； (3)計算目標(biāo)的方位坐標(biāo)(d、a)及目標(biāo)磁矩|Pj:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法，其特征在于:分辨率為fT量級的磁傳感器成陣時，目標(biāo)最遠定位的距離11.5km ;在用分辨率為PT量級的磁傳感器成陣時，目標(biāo)距離2km時，定位精度lm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用地磁總場對水下磁目標(biāo)高精度遠距離的定位方法，其特征在于:采用光泵磁傳感器時，傳感器光軸取向與地磁場矢量Ttl方向基本保持平行。
【文檔編號】G01V3/08GK103926625SQ201410158200
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】康崇, 樊黎明, 萬勝偉 申請人:哈爾濱工程大學(xué)