申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2022-10-08

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN115900511B

主分类号：G01B7/00

分类号：G01B7/00;G01B7/004;G01V3/08;G06F17/16;G06N3/006;G01V3/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.04.21#实质审查的生效;2023.04.04#公开

摘要：本发明涉及磁性目标定位技术领域，公开了一种基于非线性可分离最小二乘的磁偶极子目标定位方法，利用磁传感器阵列获取磁性目标产生的磁异常数据，然后将磁性目标定位的优化问题转化为非线性可分离最小二乘问题，也就是将磁性目标定位中的未知参数分为线性和非线性两部分，采用变量投影法将优化问题转化为只包含目标位置参数的非线性优化问题，将未知参数个数由六个降为三个，然后通过粒子群优化算法求解非线性优化问题，得到目标的位置参数，实现目标定位。

主权项：1.一种基于非线性可分离最小二乘的磁偶极子目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将磁性目标等效为磁偶极子目标定位模型，利用磁传感器接收磁性目标在运动中产生的磁异常数据，具体方法如下：a.建立笛卡尔坐标系，设磁传感器坐标为Bx,y,z，磁性目标的坐标为Ax0,y0,z0，磁矩矢量为mmx,my,mz，其中，mx,my,mz分别表示目标磁矩矢量在各坐标轴上的投影；当磁性目标与磁传感器之间的距离大于自身尺寸的2.5倍时，建立磁偶极子目标定位模型，表达式如下： b.将上式1展开为矩阵表达式，如下所示： 其中，B为B点处的磁传感器接收到的该磁性目标产生的磁感应强度，Bx，By，Bz表示磁感应强度B在各坐标轴上的投影，μ0表示真空中的磁导率，其大小为4π×10-7Hm，r＝x-x0,y-y0,z-z0表示目标与传感器之间的相对方向矢量，表示目标与传感器之间的距离；c.上式2可进一步表示为：B＝FM3其中，由上式3可得，磁性目标产生的磁异常由F和M两部分组成，F是与磁性目标与磁传感器的三维相对位置有关的矩阵，M是与该磁性目标的磁矩有关的矢量；S2、通过多个磁传感器组成磁传感器阵列，利用磁传感器阵列接收到的磁异常数据构建可分离非线性最小二乘模型，具体方法如下：a.考虑多个磁传感器观测的条件下：Ball＝FallM4其中，Ball＝[B1；B2；...；BN]，Fall＝[F1；F2；...；FN]，N为磁传感器的数量，Bii＝1,2,…,N表示第i个磁传感器获取的磁感应强度矢量，Fii＝1,2,…,N表示磁性目标与第i个磁传感器相对位置构成的矩阵；b.将磁性目标定位和磁矩参数估计问题转化为如下式所述的非线性最小二乘问题： 其中，p＝x,y,z表示磁性目标位置构成的待估计向量；c.在磁传感器数量已知的情况下，将目标磁矩矢量M的估计问题转化为一个线性最小二乘问题，表达式如下：M＝FallTFall-1FallTBall6d.将上式6代入式5得： S3、采用粒子群优化算法求解上式7，得到目标位置；S4、根据步骤S3所得的目标位置计算Fall，并根据上式6计算得出磁矩矢量参数M。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 一种基于非线性可分离最小二乘的磁偶极子目标定位方法

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