磁異常探測(cè)技術(shù)通過采集磁性目標(biāo)周圍的磁異常場(chǎng)信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性目標(biāo)的檢測(cè)與定位。磁異常探測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地球資源勘探、水下磁目標(biāo)探測(cè)等領(lǐng)域,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)防建設(shè)有著重要的作用。本論文以磁性目標(biāo)檢測(cè)與定位為背景,對(duì)磁性目標(biāo)檢測(cè)算法、磁異常定位算法、多磁偶極子反演方法開展相關(guān)研究,并構(gòu)建了磁異常探測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行有關(guān)驗(yàn)證研究。本文主要工作如下:針對(duì)磁性目標(biāo)的檢測(cè),介紹了基于能量函數(shù)的正交基函數(shù)法、基于誤差函數(shù)的正交基函數(shù)法、自適應(yīng)濾波法與最小熵濾波器法,并對(duì)這幾種方法的檢測(cè)效果進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了算法的可行性。分析了使用磁張量信息進(jìn)行定位的優(yōu)勢(shì),構(gòu)建了磁傳感器立方體構(gòu)型的張量磁探儀方案,隨后研究了歐拉反演法、總場(chǎng)梯度法、張量模量梯度法以及TFG-TMG聯(lián)合方法,仿真分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),并基于最小定位誤差分析了測(cè)量陣列的最佳尺寸,采用聯(lián)合方法進(jìn)行了磁目標(biāo)跟蹤方法仿真。分析了多磁偶極子空間磁場(chǎng)分布特性,初步進(jìn)行了多磁偶極子反演定位效果的仿真研究,對(duì)多種類型的目標(biāo)模型通過不同尺度的仿真說明了在大尺度條件下磁目標(biāo)可以視為單磁偶極子,小尺度下體現(xiàn)更多的多磁偶極子特性。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方案... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

P-3C反潛巡邏機(jī)和AN/ASQ-508(A)磁場(chǎng)標(biāo)量探測(cè)系統(tǒng)

1緒論碩士學(xué)位論文4圖1.2應(yīng)用于飛機(jī)上的標(biāo)量梯度探測(cè)系統(tǒng)與標(biāo)量梯度型磁異常探測(cè)方法類似，現(xiàn)今國(guó)外提出了利用矢量磁強(qiáng)計(jì)構(gòu)建矢量梯度型磁異常探測(cè)方法，當(dāng)使用的矢量磁強(qiáng)計(jì)布局滿足全張量條件時(shí)，該種磁探方法也可稱為全張量型磁異常探測(cè)方法。全張量型磁異常探測(cè)方法克服了矢量型磁異常探測(cè)方法對(duì)姿態(tài)變化敏感的缺陷，相比于標(biāo)量梯度型磁探方法擁有了更豐富的磁場(chǎng)信息，理論上僅需單次測(cè)量即可達(dá)成對(duì)磁性目標(biāo)的精確定位。隨著超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)技術(shù)的發(fā)展和成熟，近年來，美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家正在積極開展基于超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)的航空全張量型磁異常探測(cè)方法的研究。德國(guó)耶拿物理學(xué)高技術(shù)研究所1997年就設(shè)計(jì)和開發(fā)了飛行載體全張量磁異常探測(cè)方案，并于2004年用直升飛機(jī)和固定翼飛行器進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，獲得了約100平方公里（線距100m）的張量梯度數(shù)據(jù)[28]。美國(guó)OakRidgeNationalLaboratory利用由美國(guó)海軍提供的8個(gè)超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)搭建全張量型磁異常探測(cè)儀，并開展了航空測(cè)試，單次測(cè)量就可以確定磁目標(biāo)的位置[29]。澳大利亞CSIRO研究機(jī)構(gòu)研發(fā)了一種用于航空物探的全張量型磁異常探測(cè)儀，并進(jìn)行了初步試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性[33]。在全張量型磁異常探測(cè)方法的理論研究方面，W.M.Wynn在1995年提出了利用梯度張量及其對(duì)場(chǎng)源的變化率來實(shí)現(xiàn)磁偶極子的定位，這種方法可以在已知探測(cè)儀的運(yùn)動(dòng)速度的條件下進(jìn)行[30]。隨后在2002年他又提出了通過靜態(tài)磁偶極子梯度張量的五個(gè)方程來反算出目標(biāo)的位置的方法，在梯度張量的變化率和磁目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況已知的前提下可以獲得相對(duì)位置的唯一解[31]。澳大利亞研制了一個(gè)航空張量磁梯度測(cè)量系統(tǒng)GETMAG，該系統(tǒng)使三個(gè)梯度儀繞其軸旋轉(zhuǎn)，可以獲得磁場(chǎng)梯度張量信息，具有非常高的靈敏度

2磁性目標(biāo)檢測(cè)方法碩士學(xué)位論文82磁性目標(biāo)檢測(cè)方法2.1正交基函數(shù)法2.1.1基于能量函數(shù)的正交基方法當(dāng)距離大于3倍目標(biāo)尺寸時(shí)，磁性目標(biāo)產(chǎn)生的磁場(chǎng)通�？梢员唤閱未排紭O子模型的磁場(chǎng)，即磁性目標(biāo)可被視作點(diǎn)偶極子目標(biāo)[16]。圖2.1點(diǎn)磁偶極子場(chǎng)根據(jù)經(jīng)典電磁場(chǎng)理論，在圖2.1所示參考坐標(biāo)系中，磁矩為的單磁偶極子在原點(diǎn)O處產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以由下式來求得=043[3()2–](2.1)當(dāng)使用標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量磁異常場(chǎng)時(shí)，由于磁異常場(chǎng)一般相對(duì)于地磁場(chǎng)是小量，補(bǔ)償?shù)卮艌?chǎng)后獲得的磁性目標(biāo)磁場(chǎng)信號(hào)實(shí)際上能夠近似看作目標(biāo)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在地磁場(chǎng)方向上的分量大小，即：04[3()()5()3](2.2)其中表示地磁場(chǎng)，為磁異常信號(hào)的標(biāo)量。容易看出補(bǔ)償后的磁異常標(biāo)量場(chǎng)與磁性目標(biāo)磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)的夾角有關(guān)，夾角越接近0°或180°獲得的磁異常標(biāo)量場(chǎng)越接近真實(shí)值，夾角越接近90°獲得的磁異常標(biāo)量場(chǎng)越趨近于零，在磁性目標(biāo)磁場(chǎng)方向與地磁場(chǎng)平行時(shí)補(bǔ)償?shù)玫降拇女惓?biāo)量場(chǎng)最準(zhǔn)確。假設(shè)標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而由于一般的磁性目標(biāo)其移動(dòng)速度相較而言很小或是完全固定不動(dòng)的，故當(dāng)標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)載體經(jīng)過磁性目標(biāo)上空時(shí)，可以把磁性目標(biāo)看作是靜止的。不失一般性，以磁性目標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立參考坐標(biāo)系如下圖所示。==O磁偶極子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]磁異常信號(hào)檢測(cè)與源定位方法研究[D]. 張浩.電子科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3625315