磁性目标的单点磁梯度张量定位方法

针对以往利用总量磁场(或梯度)或磁场分量测量的定位方法计算量相对较大、定位实时性较差的不足,根据磁偶极子模型基础上的简易方便的磁梯度张量定位模型,利用一个测点的测量值实现了实时磁性定位.利用平面磁梯度测量系统,对定位模型进行了仿真分析,表明该方法具有较高的精度,磁探仪精度、基线距离等是影响定位误差的主要因素,该方法对实际磁定位工作具有一定的参考价值.     

一种基于磁偶极子磁场分布理论的磁场干扰补偿方法

载体磁场对地磁场的干扰,一直是影响导航罗差、地磁测量的技术难题。为了提高适于地磁匹配定位需要的地磁测量精度,对如何消除载体固有磁场和感应磁场对地磁测量精度的影响进行了研究。应用磁偶极子磁场分布理论,推导了安装在载体上传感器所在位置的磁场组成,建立了利用理想传感器测量值计算地磁场的地磁测量模型;在分析磁场传感器测量误差的基础上,建立了综合考虑载体磁场干扰和传感器误差影响的地磁测量模型。该模型所含参数物理意义明确,可在任意姿态下实现对载体磁场和磁传感器误差进行综合补偿。实验证明,所建立的地磁测量模型具有较高的测量精度。     

基于磁记忆梯度张量信号的缺陷二维反演研究

金属磁记忆检测技术是一种能对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行有效诊断的无损检测方法,针对二维反演方法难以准确得到缺陷分布的问题,提出了磁记忆梯度张量分析方法。分析磁梯度张量的测量要素,设计了磁记忆梯度张量信号测量方案;将磁记忆信号水平梯度模量作为缺陷边界反演的特征量,通过水平梯度模量的极大值位置来确定缺陷的边界及分布。裂纹二维反演实验结果表明,该方法不受检测方向影响,可对缺陷二维分布进行准确反演。     

基于磁梯度张量SVD 的磁性目标识别方法

针对磁梯度张量单个分量对斜磁化多目标识别能力不足,受载体姿态影响较大的问题,提出基于磁梯度 张量奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的磁性目标识别方法。通过磁梯度张量矩阵的奇异值分解,提 取奇异值的最大值作为磁性目标识别特征量,增强了对斜磁化多目标的识别能力,证明了磁梯度张量奇异值的张量 不变量特性,克服了载体姿态变化对磁梯度张量识别的影响。仿真和实测结果表明,该识别方法能有效区分和识别 斜磁化的多目标。     

基于频率域三维等效源的磁梯度张量转化方法

针对传统空间域条件下等效源计算方法中存在参数设计复杂、受噪声影响较大的问题,提出基于频率域等效源的磁梯度张量正则化转化方法。给出基于频率域地下水平长方体层的磁梯度张量正演理论,为频率域的反演计算提供理论基础;构建频率域三维等效源,并利用迭代法自适应确定地下网格划分深度与精度,实现计算过程的自动化。采用C范数正则化选择方法对地下等效源模型的磁梯度张量数据进行正演计算,提高了计算结果的稳定性。仿真和试验结果表明,在噪声条件下,该方法能够准确还原磁性异常体的磁梯度张量数据,具有较好的抗噪性以及计算效率。     

基于两点磁梯度张量的磁偶极子在线定位方法

针对Nara方法中目标磁感应强度难以准确测量的问题,提出了基于两点磁梯度张量的磁偶极子在线定位方法。该方法利用任意两点的磁梯度张量差分量与目标磁感应强度差分量定位磁偶极子。仿真实验结果表明,该方法定位成功率不受背景磁场的影响;相同条件下,该方法的定位成功率为44.69%,而以往改进方法最高定位成功率为37.65%。     

基于地磁梯度的弹丸运动涡流磁场模型

针对传统的磁补偿方法不能满足旋转弹丸高速飞行过程中干扰涡流磁场补偿要求的问题,提出了基于地磁梯度的弹丸运动涡流磁场模型。该模型结合弹体涡流磁场与地磁梯度的特点,阐明了运动涡流磁场与弹体飞行参数、地磁场矢量强度和地磁梯度之间的数学关系,完整地体现了影响弹体涡流磁场的因素。数值仿真实验的结果表明,不考虑地磁场梯度会造成涡流补偿效率和姿态角解算精度的降低,且随着弹体飞行跨越地理范围的增大,其误差也增大。所提出的模型有效可靠,可用于弹体背景磁场的补偿研究。     

一种基于4阶累积量的信号检测方法

针对高斯噪声中对称分布的非高斯信号及正弦信号的检测问题，提出了以匹配滤波器输出的4阶累积量零延迟的绝对值为检验统计量的检测器算法，详细分析了算法的检测性能，给出了检测概率和虚警概率表达式。理论分析和仿真结果均表明，该算法可以在高斯色噪声中有效检测对称分布的非高斯信号，其性能优于高斯色噪声下的匹配滤波器。     

基于单个磁梯度计的磁目标定位方法研究

欧拉法可以实现对磁偶极子源的精确定位。通过旋转合成可以得到包含在欧拉齐次方程中的磁梯度张量,在此基础上提出了一种转动单个矢量磁梯度计实现磁目标定位的方法。建立了磁梯度计旋转探测模型,分析了模型中转动角、倾角和基线长度等参数对磁目标定位精度的影响,为转动装置的参数设置提供了参考。研究结果表明,与7个磁传感器组成的阵列探测方法相比,该旋转探测方法在靠近磁目标的区域内具有更高的定位精度。     

基于矢量磁力仪阵列的水下磁性目标警戒系统

为提高水下磁性目标的预警成功率,设计一种基于阵列矢量磁力仪的磁性目标探测方法.按照理论推导与仿真相结合的方式,对阵列坐标系下磁性目标磁异常信号特征进行分析,推导目标距离计算方法,以某典型磁性目标为探测对象,对目标运动磁异常特征进行仿真,得出阵列间距与探测距离的关系.仿真结果表明:该设计具有一定的实用性,可为后续特定海区的水下磁性目标预警提供参考.     

旋转磁偶极子式超低频发射天线辐射特性

超低频电磁波（30~300 Hz）在水和土壤中的路径损耗较小,因此在海底、矿井应急、地震预报及军事等领域具有不可替代的作用。为实现小型化和低功耗的超低频机械天线,对运动磁偶极子辐射特性进行了研究。通过控制永磁体旋转产生交变磁场,辐射超低频电磁波;将旋转永磁体等效为其表面安培电流,依据法拉第电磁感应定律,结合安培电流模型,引入永磁体参数及被测距离建立辐射功率解析模型;分析实验研究影响因素与旋转永磁体辐射功率的关系,并利用二进制数字频率信号调制进行通信实验。结果表明：旋转永磁体在空间辐射功率与永磁体剩磁的平方、永磁体体积的3次方呈正比,与测试距离的4次方呈反比;通过对转速的实时控制,以及对信号进行时频域变换,实现了超低频通信。     

A Magnetic Disturbance Compensation Method Based on Magnetic Dipole Magnetic Field Distributing Theory

The interference of carrier magnetic field to geomagnetic field has been a difficult problem for a long time, which influences on the deviation of navigation compass and the error of geomagnetic measurement. To increase the geomagnetic measuring accuracy required for the geomagnetic matching localization, the strategy to eliminate the effect of connatural and induced magnetic fields of carrier on the geomagnetic measuring accuracy is investigated. The magnetic- dipole＇s magnetic field distributing theory is used to deduce the magnetic composition in the position of the sensor installed on the carrier. A geomagnetic measurement model is established by using the measuring data with the ideal sensor. Con- sidering the magnetic disturbance of carrier and the error of sensor, a geomagnetic measuring compensation model is built. This model can be used to compensate the errors of carrier magnetic field and magnetic sensor in any case and its parame- ters have clear or specific physical meaning. The experimented results show that the model has higher geomagnetic mea- suring accuracy than that of others.     

用海面磁偶极子源定位海底矢量磁传感器

针对利用舰船磁场定位海底矢量传感器的方法中存在的不足,提出一种采用海面的通电线圈作为磁偶极子源来定位海底传感器位置的方法。该方法将载流线圈的磁感应强度用多个磁偶极子来等效,在综合水深测量值和磁感应强度矢量测量值的基础上将位置确定问题转换成以传感器位置为参变量的非线性无约束优化问题,并采用L-M算法求解了该问题的加权最小二乘解,实现了传感器定位。模型实验和仿真实验的结果表明:该方法能够实现海底矢量磁传感器的有效定位,且当风浪引起线圈平面与地磁坐标系的偏转角小于5°时,该方法仍然适用。