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。     

ー种舰艇磁隐身中磁场推算的新方法

推算舰艇下方空间磁场分布规律可为舰艇磁隐身技术的实施提供必要的理论依据。为有效解决舰艇传统磁场推算方法中存在的困难,从边界元理论出发,推导了基于等效面磁荷密度的磁场推算正演模型。为求解正演模型中面磁荷磁性参数,根据磁场测量数据建立了磁性参数反演模型。由于实际舰艇磁性检测中所得磁场信息的局部性,反演模型通常是病态不适定问题。为有效抑制实际磁性检测中测量误差对计算结果引起的干扰,应用Tikhonov正则化方法对其进行求解,提高了反演结果的稳定性。由反演模型和正演模型即可实施对舰艇磁场的推算。用数值算例和船模实验对磁场推算方法的有效性和实用性进行了检验。结果表明,基于等效面磁荷密度和Tikhonov正则化方法的磁场推算技木可有效进行舰艇磁场推算,具有较好的军事实用价值。     

斜磁化条件下多磁源目标的边界识别方法

针对传统磁源边界识别方法在斜磁化条件下对多磁源目标识别能力较差的问题,提出斜磁化条件下多磁源目标的边界识别方法。根据矢量合成原理将磁场分量转化为总幅值异常以及方向余弦,利用改进K奇异值分解方法重建磁信号。利用归一化磁源强度与化极互相关的方法估计不同计算区域内磁源的磁化方向,将磁测数据转化为垂直磁化条件下的磁测数据。通过磁梯度张量矩阵特征值的绝对值之和与垂直条件下磁场沿z轴方向的分量在z轴方向上梯度的比值对磁源的水平边界进行求解,实现了对磁源水平边界的估计。仿真和试验结果表明,该方法能够准确识别斜磁化条件下多目标磁源的边界,且具有较强的抗噪性。     

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。     

地磁场中磁目标的等效衰减磁矩定位方法

为在地磁场中获取磁目标的位置参数,提出了一种基于等效衰减磁矩的磁目标定位方法。建立了正六面体的测量模型,计算了正六面体中心点和侧面中心点的等效衰减磁矩,得到了磁偶极子目标的定位公式。分析了地磁场、磁梯度测量噪声、正六面体边长基线及磁力仪测量精度等因素对磁偶极子目标定位结果的影响。仿真结果表明：该方法能有效克服地磁场的干扰,实现对磁偶极子目标的可靠定位;与以往的计算模型相比,在张量差分计算基线相同的情况下,可使原模型体积减小64.7%,定位精度更高。     

强剩磁条件下磁性目标三维正则化聚焦反演方法

针对强剩磁条件下铁磁物质反演中存在磁化方向发生改变的问题,提出了强剩磁条件下磁性目标三维正则化聚焦反演方法。对于孤立磁源,首先估计其磁化方向,然后利用磁化方向估计值对磁性体进行反演;对于多目标磁源,利用弱敏感于磁化方向的磁总场模量数据进行反演。在迭代过程中,通过深度加权矩阵和最小支撑矩阵对经典Tikhonov正则化框架下的反演模型进行约束并得到目标函数,有效解决了反演解的多解性问题。对目标函数进行迭代奇异值分解,根据无偏风险估计准则自适应地确定正则化参数,实现了迭代过程的自动化。仿真和实验结果表明：在强剩磁条件下,该方法能够准确还原磁性异常体的轮廓形态,具有较好的模型分辨率。     

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。     

用于地面核爆源区电磁脉冲环境评估的工程等效电导率测量和反演方法

地面核爆源区电磁脉冲(SREMP)可穿透工程岩土介质,对地下工程内的电子信息设备造成严重影响.为评估地下工程内的SREMP场环境,提出基于连续波等效的SREMP近区场测试方案,搭建等效试验测试系统,对系统中线天线近区场特性进行研究.通过线天线近地磁感应强度的试验测试,验证该测试系统的可行性.在此基础上利用时域有限差分算...     

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。     

基于水下运动平台的磁性目标跟踪与特征反演

传统的磁梯度张量定位方法大多基于单磁偶极子模型,对具有一定尺度的目标存在定位精度不足的问题,而且易受环境噪声以及测量精度的影响,尤其是在偶极子特征平面上,微小的扰动或者观测精度不足就会导致定位结果发生较大的偏差。针对上述问题,基于多个偶极子的组合模型,结合具有鲁棒性的无迹卡尔曼滤波算法,提出一种针对尺度磁性目标的磁梯度跟踪方法。该方法能够有效提高磁性尺度目标的定位精度,特别当出现异常观测时仍然可以准确定位目标。以水雷或者水下未爆弹等目标的识别为例,根据鲁棒无迹卡尔曼算法得到的偶极子分布状态,结合主成分分析算法的数学含义,设计了一种可以准确反演目标的主尺度特征以及结构特征的目标尺度反演算法。该算法可识别目标主尺度为线结构或者面结构,对目标主尺度反演误差小于0.3 m,对目标主尺度方向的反演误差小于2°,可为目标种类判别提供参考。     

基于高阶谱的声压梯度声源定向

声压梯度法用于声源的定向是一种新方法.该法对声源定向既存在系统误差(确定性误差),又存在随机误差.本文研究了在高斯随机干扰噪声下,非高斯信号声源的基于高阶谱的随机误差消除方法,应用高阶谱对高斯噪声的不敏感性,由此可以消除高斯噪声的影响.仿真结果验证了该方法的有效性.     

一种基于噪声温度的干扰距离等效推算方法

在雷达干扰装备设计定型中,选用被试装备的实际作战对象作为配试雷达来检验被试装备的干扰效果是极其困难的,甚至是不可能的。因此,为了获得对作战对象的干扰效果数据,采用替代等效推算的方法进行雷达干扰装备试验就成为目前检验干扰装备性能的主要手段。首先对雷达接收机的噪声温度进行了分析,建立了噪声干扰等效温度模型,然后通过分析两部雷达在干扰条件下的噪声温度关系,提出了一种基于噪声温度的干扰距离等效推算方法,并建立了推算模型。