[发明专利]海水中的交变磁偶极子源定位建模方法、定位方法及系统

说明书

本发明一种海水中的交变磁偶极子源定位建模方法、定位方法及系统，属于目标定位领域；本发明为消除在海上进行定位实验时的定位误差，在空气中磁偶极子磁场模型的基础上引入与交变磁偶极子频率、海水电导率有关的衰减系数k，建立海水中交变磁偶极子源定位的模型F′＝K·F。系统包括n个单分量感应式传感器、数采模块和上位机；n个单分量感应式传感器阵列排布，分别通过数采模块与上位机连接；所述数采模块将传感器阵列测量到的磁场值传递给上位机；所述上位机利用磁场数据和传感器的的衰减系数，通过内置定位算法计算出目标的位置信息。本发明提高了海水中交变辐射源定位的准确性，拓展交变辐射源定位系统的应用环境。

技术领域

本发明属于目标定位领域，具体涉及一种海水中的交变磁偶极子源定位建模方法、定位方法及系统。

背景技术

在水下目标的近场定位中，通常将目标电磁引信的发射线圈等效为磁偶极子模型。按照磁偶极子的传播模型，如果已知磁偶极子的磁矩信息，就可以计算出其在空间任意一点产生的磁场信息。反过来，如果得到了空间上某点磁偶极子产生的磁场分布，也可以反演出磁偶极子的位置，这就是磁目标定位。当磁偶极子辐射源处于运动状态，磁场信息测量系统中的传感器可以采集到一序列磁场数据，通过这些测量数据和传感器的位置可以反演出磁性目标与测量系统的相对位置和运动状态等信息。

现有技术中，对交变磁偶极子辐射源进行定位时，其定位模型采用了空气中的磁偶极子传播模型，它仅适用于空气中或电导率较小的介质(例如淡水)中的辐射源定位，当需要完成对海水中交变辐射源定位时，交变电磁波在海水中传播，海水的电导率较大，交变电磁波在其中的传播模型将会发生较大改变，若此时交变辐射源定位依然采用空气中磁偶极子模型，那么其定位精度将会受到影响，产生一定的误差。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种海水中的交变磁偶极子源定位建模方法、定位方法及系统。当交变磁偶极子源在导电介质(海水)中运动时，例如在电磁引信鱼雷的末弹道轨迹测量，其辐射磁场会因为海水介质的电磁特性影响而产生和空气中不一样的衰减，背景技术中的交变磁偶极子源定位模型并未考虑海水电导率的影响，从而导致定位结果与实际位置产生较大误差，影响定位系统的准确性。本发明为消除在海上进行定位实验时的定位误差，在空气中磁偶极子磁场模型的基础上引入与交变磁偶极子频率、海水电导率有关的衰减系数，建立海水中交变磁偶极子源定位的模型，从而提高海水中交变辐射源定位的准确性，拓展交变辐射源定位系统的应用环境。

本发明的技术方案是：一种海水中的交变磁偶极子源定位建模方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：建立n个单分量磁传感器的磁场强度矩阵：

其中，(x₀,y₀,z₀)为磁偶极子辐射源的位置坐标，(x_i，y_i，z_i)为第i个传感器的位置坐标，R_i为目标至第i个传感器的距离，i＝1、2……n；

步骤2：建立海水中的交变磁偶极子源定位模型：

F′＝K·F

其中，为第i个传感器的衰减系数；p_i为第i个传感器的组合参数。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤2中，n个单分量磁传感器中第i个传感器的组合参数p表示为：

其中，为目标至第i个传感器的距离，μ为海水介质的磁导率，σ为海水介质的电导率，ω为交变磁偶极子源的角频率。

一种海水中的交变磁偶极子源定位方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：获取传感器阵列的磁场测量值，作为输入参数，