陶 威,张晓明,张 仑,薛羽阳

(中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051)

0 引 言

舰船及潜艇长期处于地磁场环境下,不可避免会被地磁场磁化而带有磁性[1],因此可利用这一特性对其周围空间磁场的分布信息进行检测,并对这些磁性目标进行空间定位。受磁测仪器发展的限制,基于磁场变化的磁性目标探测方法应用较少[2]。随着大量程高精度三轴磁通门技术的发展成熟,磁场张量探测逐渐成为水下磁目标探测及定位的研究热点[3]。相对于标量探测及矢量探测,基于磁偶极子模型及磁场全张量的磁性目标定位能够将异常磁场准确从地磁场分离出来,对引起磁场异常的磁目标位置三分量进行精确解算[4]。但是,现有作为磁目标定位系统硬件基础的磁场张量测量阵列多数结构复杂,传感器数量多,制造成本高昂的同时存在测量数据冗余的问题。因此设计一种简易的新型空间直角四面体结构磁性目标定位系统,这种结构的系统具有结构强度大、对称性好、造假成本低、定位精度高以及能够自矫正的优点。

1 磁性目标定位算法的建立

1.1 磁偶极子模型的建立

对于磁性目标物体而言,在其与测量阵列距离大于2.5倍自身长度的情况下,可以将其等效为磁偶极子[5],如图1所示。

图1 磁偶极子在空间某点产生的磁场

则空间内磁偶极子产生的磁感应强度值如式(1)所示

(1)

式中μ0为真空中的磁导率,H/m；r为磁性目标到探测系统中心的距离,m；……