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.     

基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法

针对目前基于磁梯度张量的目标多测量点定位方法中存在求解过程复杂且无法得到解析最优解的问题,提出了基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法。该方法将磁梯度张量的三个特征值按照一定关系组合得到一个与磁偶极子方向无关的不变量,同时利用绝对值最小的特征值对应的特征向量与距离矢量垂直的几何关系,通过运动载体平台的运动测量得到三个点的磁梯度张量数据,建立关于磁性目标位置的超定方程组,通过求广义逆得到目标位置的最小二乘解。仿真实验验证表明,多测量点线性定位方法对磁性目标的定位效果较好,可以实现对磁性目标的精确定位,且磁力仪的测量精度、测量系统的基线距离和运载平台的位移测量误差是影响定位精度的主要因素。     

基于磁梯度张量的地下小目标相关成像方法

针对小目标铁磁物质反演方法研究中,磁总场探测包含信息不完整并且传统反演方法无法通过先验信息与目标建立联系的问题,提出了基于磁梯度张量的地下小目标相关成像方法。该方法首先利用有限元方法对铁磁目标在测量面的磁梯度张量场进行正演计算以作为实测数据;然后将地下待成像空间划分为三维规则网格并将每个网格节点等效为磁偶极子,计算每个磁偶极子在测量面产生的磁梯度张量数据与实测数据的互相关系数,作为磁偶极子在待成像空间的密度分布图;最后利用迭代计算将密度分布图转化为实际的物性参数分布图。仿真验证表明:该方法不仅能够获得地下小目标的分布情况,还能得到目标位于不同位置的实际物性参数值。     

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。     

两点磁梯度张量定位方法

针对单点磁梯度张量定位方法存在的受地磁影响较大,且定位存在多解性的问题,提出两点磁梯度张量定位方法。该方法基于单点磁张量梯度定位原理,利用运动载体测量系统的连续两点磁梯度张量,结合磁偶极子模型方程,构建两点磁梯度张量非线性目标函数,采用单点定位和POWELL混合优化算法对位置参数进行求解。仿真结果表明,在有地磁干扰的情况下,所提方法与原单点磁梯度定位方法相比受地磁影响小,定位精度较高,测量系统基线大小和磁力仪精度是影响远距离定位精度的主要因素。     

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%。     

基于磁梯度张量的共轭梯度3D约束反演

针对传统铁磁物质反演方法存在反演结果多解性的问题,提出了基于磁梯度张量的共轭梯度3D约束反演方法。该方法在经典Tikhonov正则化理论框架下,引入粗糙度矩阵对反演模型进行约束以避免反演过程中的多解性问题;针对磁梯度张量数据深度分辨率差、容易出现"趋肤效应"的问题,在模型目标函数中引入深度加权矩阵提高纵向分辨率;通过引入惩罚泛函,在反演迭代过程中去除方程的病态解,使反演结果更好地与原始模型相吻合。仿真验证表明:该反演方法能够反映磁性异常体的轮廓形态,具有较好的横向和纵向分辨率。     

基于差分测量的磁梯度张量系统结构寻优

针对利用磁传感器阵列构建的磁梯度张量系统存在理论结构误差,以及如何优化设计以减小结构误差,确定并搭建最优结构系统的问题,提出了基于差分测量的磁梯度张量系统结构寻优方法。该方法分析了完整磁梯度张量系统结构配置及结构误差,提出五种简化配置结构的张量系统设计概念并推导了张量测量矩阵及测量分辨率,对五种结构的张量系统进行相同基线尺寸下的单航线磁偶极子磁梯度张量场测量试验从而对系统结构寻优。仿真试验表明,该方法寻优效果明显,对同一测量目标,相同基线尺寸及传感器分辨率条件下,平面十字形和正方形磁梯度张量系统结构误差最小,理论张量测量精度最高。     

基于MEMS传感器的磁梯度张量单点定位系统

针对现有磁梯度张量定位系统普遍存在的整体尺寸大、系统运行维护成本高,难以实现小型化和低成本化应用等问题,提出基于MEMS传感器的磁梯度张量单点定位系统。该系统采用六棱台式磁梯度张量探头结构设计,利用两个单轴MEMS磁传感器以差分形式构建梯度计,根据六棱台磁梯度张量测量模型解算当前位置磁梯度张量值,通过磁梯度张量单点定位算法计算出磁性目标磁矩与相对距离,进而求解磁矩矢量和位置矢量,最终完成磁性目标定位。静态实验结果表明,基于MEMS传感器的磁梯度张量单点定位系统可有效实现近距离范围内磁性目标探测与定位,系统具有实时性强、成本低和尺寸小等优点,满足探危排爆、入侵监测等场景下小尺寸、低功耗磁探测需求,同时它也可作为小型样机,验证六棱台式超导全张量磁梯度测量系统磁性目标单点定位有效性。     

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。     

基于磁偶极子的2阶磁场梯度张量缩并方法

针对磁场定位中2阶磁场梯度张量的理论尚不够完善的现状,提出基于磁偶极子的2阶磁 场梯度张量缩并方法。给出2阶磁场梯度张量的全局模量和局部模量计算公式,分析2阶磁场梯度张量的全局模量和局部模量及相关参数的三维空间分布规律,并给出相关参数k_H、k_Hxy和k_Hz的近似计算公式,比较1阶磁场梯度张量和2阶磁场梯度张量及其模量的分布规律及与距离的关系。计算结果表明：全局模量C_H及参数k_H值在0°≤≤90°时,随着增大而减小,在=0°时最大,在=90°时最小;局部模量C_Hxy和参数k_Hxy值在0°≤≤90°时,随先增加、后减少,当=35° 时最大,当=90°时最小;局部模量C_Hz和参数k_Hz随先减少、后增加,当=0°时最大,当=71°时最小;k_H、k_Hxy和k_Hz的拟合值与理论反演值高度吻合;在距离较近时,2阶磁场梯度张量及模量更敏感;在距离较远时,1阶磁场梯度张量及模量更敏感;在实际磁场定位的应用中,可结合1阶和2阶磁场梯度张量及全局模量进行使用。     

航空磁探仪探潜目标磁梯度定位方法

以反潜巡逻机使用光泵式磁探仪为例,提出一种利用航空磁探仪对潜艇进行磁梯度定位的方法。在较详细地分析潜艇的磁场特性,建立磁场模型的基础上,对反潜巡逻机装备磁探仪如何利用磁梯度矢量来探测潜艇和对潜艇进行定位进行分析,建立了相应的模型,并根据航空磁探仪探潜的特点,将航空反潜中潜艇的远场磁信号等效为磁偶极子磁场。结果表明,通过对潜艇位置做的3次跟踪探测,能较准确地定位潜艇的位置。     

基于组合特征的声目标模糊模式识别方法研究

目的 :研究战场上强不确定背景条件下声目标的自动识别问题 ;方法 :采用基于模糊综合评判的最大隶属原则分类器来实现对战场声目标的自动识别分类 ;结果 :实测的四种车辆信号样本检验表明 :该方法对四种车辆声信号具有良好的识别分类效果 ;结论 :利用基于模糊综合评判的最大隶属原则分类器来实现对战场声目标的自动识别分类是可行的。     

未爆炸弹的磁梯度探测方法

针对常规的未爆炸弹勘探方法是以测量磁总场为主,部分弱磁异常很难发现的问题,提出了未爆炸弹的磁梯度探测方法。该方法以球体和有限长圆柱体为地下未爆炸弹的磁性模型,采用磁梯度探测技术和小波多尺度分解数据处理方法,探讨未爆炸弹的磁梯度探测技术的可行性。通过5个具有不同磁性、不同埋设方位的未爆炸弹的物理模拟,其实验结果表明:该方法将大大提高弱磁异常有效信息的分辨率,具有明显的优势。     

载体姿态变化对磁张量定位精度的影响

针对磁张量定位研究中,缺乏载体姿态变化对定位精度影响分析的问题,由磁张量定位公式出发,从理论上分析了载体姿态变化对磁张量定位精度的影响,得出在不考虑传感器测量误差时,载体姿态变化不影响张量系统定位精度;在考虑传感器测量误差时,定位精度随载体姿态的变化而变化。仿真实验表明,考虑磁场传感器测量误差,定位距离的相对误差随载体姿态变化而变化,最大值小于4.2%,验证了理论推导的结论,满足一般定位精度要求,并为实际选取传感器精度提供了依据。     

基于模式识别的装备故障诊断方法

对故障诊断问题进行了数学描述，强调了模式识别和故障诊断之间的联系，研究了基于模式识别的故障诊断过程及一般自适应诊断系统的设计理论，并重点讨论和分析了数据参数化、模式类构成、特征选取和分类器设计的具体实现过程。最后，提出了设计自适应诊断系统时的难点和应该考虑的一些问题。     

基于电容与磁复合的装甲目标近程探测方法

针对低伸弹道复杂环境下对坦克反应装甲的精准定距问题,提出基于电容与磁复合的坦克目标探测方法,其中,电容探测进行精确定距,磁探测进行坦克铁磁目标识别,复合体制解决低伸弹道复杂背景环境的干扰问题。理论分析电容探测原理,通过COMSOL仿真对双电极电容探测模型的电极分布进行优化,有效提高了作用精度。理论推导坦克磁场计算式,对坦克目标周围磁场强度特性进行仿真,基于隧道磁阻设计磁探测电路并进行了实验验证;设计基于状态机的电容与磁复合目标探测识别方法,利用多特征量提高了对目标的识别准确性。开展样机实验验证,结果表明,该复合探测方法可实现对坦克目标的准确识别,达到了1 m±0.2 m的定距要求。同时针对对抗四代以上反应装甲探测距离不足的问题,设计单电极自电容探测模型及电路,进行仿真分析,结果表明,探测距离可提高至2 m以上。     

基于正交基函数的矢量磁梯度异常探测

磁异常探测技术是一种快速有效的非接触式感知手段。针对传统的标量正交基函数(OBF)检测器获取的磁场信息有限,而矢量OBF检测器得到的磁场信息受地球磁场晃动影响显著的问题,推导一种兼具丰富磁场信息以及抗晃动性能的矢量磁梯度OBF检测器。证明当测量噪声服从高斯独立同分布时,矢量OBF检测器相较于标量OBF检测器具有更低的检测虚警率,且空间采样长度是影响OBF检测器性能的关键因素。仿真和实测结果表明：矢量磁梯度OBF检测器相对于传统检测器具有更优的检测性能,降低空间采样长度可以明显提升其探测性能;矢量磁梯度OBF检测器在低信噪比条件下可以反演得到磁性目标的磁矢量梯度信号,利用粒子群参数估计算法能估计得到目标的位置参数和磁矩参数。