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。     

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.     

基于磁梯度张量的磁目标模式识别方法

针对目前地下小型磁目标形状识别局限于磁测数据的反演,受测量精度影响大,识别效果不理想的问题,提出了基于磁梯度张量和支持向量机的地下磁目标模式识别方法。该方法将机器学习的方法引入地下磁目标识别领域,利用量子粒子群改进的支持向量机(QPSO-SVM)识别地下小目标的形状。同时从样本信号中计算并分离出基于磁梯度张量矩阵的9个特征量联合识别磁目标,并对磁异常数据进行化极和延拓处理,提高了数据质量,使数据特征更突出。仿真和实验结果证明,本方法克服了重磁数据正、反演过程中大量的公式推导和计算,降低了对磁测数据精度的依赖,提高了识别正确率。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于磁偶极子模型的水下目标定位与跟踪

针对基于磁场梯度张量测量的目标定位方法需要的传感器较多,计算较复杂的问题,提出了基于等效磁偶极子模型与双三轴磁传感器测量的水下目标的定位与跟踪方法。该方法将水下目标磁性特征建模为一个磁偶极子,通过目标与双传感器之间的测量方程,反演得到等效磁偶极子模型参数及位置信息,并针对磁场衰减导致的发散问题,提出了反演有效性判据。计算与仿真试验表明,该方法模型简洁,可以得到水下目标的三维方位及距离信息,具有较高的精度和稳定性,计算量小。     

地下铁磁物体的分步磁定位方法

针对地下铁磁物体埋藏深度大、测量范围受限、各种干扰因素多、与周围介质间磁性差异小难以定位的情况,提出-种分步磁定位方法.首先根据不同深度面上所有测量点的磁场突变值确定铁磁物体顶端所处深度,再利用磁梯度异常和磁场随距离衰减规律实现对磁性体顶端位置的准确定位.实际工程应用表明:该方法对于地下铁磁物体具有定位准确和成本低廉的优势.     

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。     

基于磁梯度缩并的探测、定位和鉴别水雷和未爆武器的通用方法

我们报道了关于全面开发独特的基于磁梯度张量的"标量三角测量和测距(STAR)"探测、定位和识别(DLC)磁性目标的方法明显的进展情况。STAR方法将磁张量变换成旋转不变的标量参数,该参数实际上是不受传感平台运动效应的影响。改进的三维模拟表明,STAR概念可用于测量磁性目标的矢量位置和偶极子特征。新的结果表明,改进的STAR系统将提供更强的鉴别磁杂波和类似磁性水雷与未爆武器(UXO)等真实目标的能力。