[发明专利]一种测距线性定位算法

说明书

本发明提供一种测距线性定位算法，根据阵列的八个三轴磁强计对磁性体磁场的测量值，计算待测点处磁性体磁梯度张量的5个独立分量的测量值；计算待测点处磁梯度张量的测量值；将磁梯度张量测量值分为三个组，分别计算不同与磁性体之间的距离；由待测点与磁性体之间的距离组成线性方程组，由线性方程组计算磁性体的位置坐标值。本发明可以由阵列的单次测量结果同时计算出任意磁性体在阵列体心和面心处的磁梯度张量；本发明是一种快速定位算法，能唯一地反演出单个非磁偶极子磁性体的位置，定位算法速度快且没有限定这个磁性体的磁场模型，增强了这种单个磁性体线性定位算法的抗干扰能力和稳定性。

技术领域

本发明属于磁探测与定位技术领域，具体涉及一种测距线性定位算法。

背景技术

不同于声场、光场和电磁波等信息源，基于磁场的被动式磁性体探测与定位技术具有隐蔽性好、能连续侦测、效率高、使用简单可靠、反应迅速等优点，还不受天文、气象和水文等的影响；它在潜艇、水雷、海底通信电缆、生化核废料与未爆爆炸物的探测与定位，体内微型诊疗装置的无创定位等方面有着重要的应用价值。

Mcfee等人采用最小二乘法拟合二维网格磁场测量数据，估计磁性体参数，给出了一种可线上定位的便携式总场磁探系统(Mcfee J E,Ellingson R,Das Y.A total-fieldmagnetometer system for location and identification of compact ferrousobjects[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,1994,43(4):613-619)。Kasatkin等人分析了已知两点磁场矢量值的磁偶极子定位的唯一性问题，表明使用两个三轴磁强计可对二维或三维磁偶极子进行较精确的定位(Kasatkin S I,Polyakov O P,Rusakova N E,et al.On uniqueness of solution of a reverseproblem of magnetic location[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2006,305(2):361-364)。Callmer等人使用三轴磁强计和一个已知磁偶极子模型的合作船只进行被动磁定位，由扩展卡尔曼滤波器同时估计合作船只的轨迹和磁强计的位置(Callmer J,Martin S koglund,G Fredrik.Silent Localization of UnderwaterSensors Using Magnetometer[J].EURASIP Journal on Advances in SignalProcessing,2010,2010:709318)。国内的海军工程大学也研究了基于运动标量或矢量磁强计的参数估计和磁性体定位方法。这类磁性体定位方法大多数是由空间多个点的测量数据通过最优化算法求解磁性体参数或设定一些前提条件来实现的，这造成了定位方法的算法计算量大、实时性差且不能实现单次测量定位。滤波定位方法需要知道磁性体的运动规律，磁性体的不精确的运动模型会导致滤波失败，因此它多应用于合作磁性体的定位场合。