基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法及装置与流程

1.本发明属于目标方位探测技术领域，尤其是涉及磁探测技术，具体涉及一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法及装置。


背景技术：

2.磁探测定位技术主要是利用磁传感器对磁目标的磁场测量，从而实现目标的定位。在实际工程应用中，磁传感器的测量值为磁目标的磁场和地磁场的叠加值，且地磁场值远大于目标的磁场值，但在一定范围内，地磁场的梯度值非常小，因此可通过磁梯度张量有效的减小地磁场干扰。
3.现有技术中，nara等人于2014年发表了一篇题为《moore penrose generalized inverse of the gradient tensor in euler's equation forlocating a magnetic dipole》（《摩尔
·
彭罗斯推广欧拉方程中梯度张量的逆来定位磁偶极子》）的期刊文献（journal of appliedphysics，2014,115:17e504-1-17e504-3），推导出了磁偶极子位置信息与所处位置的磁场矢量及磁梯度张量矩阵之间的线性关系，从而计算出磁偶极子的位置信息。该方法并没有限定磁阵列结构的具体形式，在其应用过程中，对目标的定位需要先通过磁传感器的测量值去掉地磁场，从而得到目标的三分量磁场，但目标的三分量磁场在地磁场背景下很难直接测量，因此，该方法通常应用在已知地磁场的条件下，否则会导致定位误差较大。
4.另外，国内于振涛等人于2014年发表了一篇题为《基于磁梯度张量的目标定位改进方法》的论文（于振涛等，2014，系统工程与电子技术，36(7): 1250
–
1254），提出了一种基于正六面体结构的高阶偏导磁梯度定位算法，通过正六面体结构的两个对称面之间的磁场强度及磁梯度张量的差分，有效地消除了地磁场估计误差对定位精度的影响。但正六面体磁阵列结构的高阶偏导磁梯度定位算法需使用8个矢量磁传感器，如图1所示，8个矢量磁传感器6呈正六面体阵列结构，其结构复杂，占用的空间较大，导致其在工程应用中应用场景十分受限，尤其在水下航行器领域，水下航行器一般为直径小于600mm的圆柱形，难以搭载大体积的磁阵列结构。
5.因此，如何提供一种能够适用于水下航行器的磁梯度张量的磁目标定位方法，是当前急需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，通过采用平面十字磁阵列结构，更容易工程化，可应用在水下航行器领域以及未知地磁场的环境下。
7.本发明提供一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，包括以下步骤：s1，以磁目标所在处为原点o，以任意一点与磁目标的连线作为x轴，建立空间直角
坐标系o-xyz；s2，通过搭载于水下航行器内部的磁传感器模块对磁目标进行探测，磁传感器模块采用四个矢量磁传感器组成的平面十字形阵列，四个矢量磁传感器作为磁传感器模块的四个顶点；运行水下航行器，使磁传感器模块的中心点位于任意一点a处，测得磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s3，根据点a处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点a的磁场三分量和磁梯度值；s4，水下航行器沿平行于x轴的方向移动至任意一点处，磁传感器模块的中心点位置记为b点，测得b处磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s5，根据点b处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点b的磁场三分量和磁梯度值；s6，将a点与b点之间的距离记为δx，结合a点及b点的磁场三分量和磁梯度值，计算得出a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）,进而得出磁目标在x轴、y轴、z轴方向上相对于b点的距离分别为a
±
δx/2、b、c。
8.在其中一些实施例中，步骤s6中a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）通过式（1）计算得出，式（1）的表达式为：（1）；式（1）中， b
x
、by、bz分别为a点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b
xx
、b
xy
、b
xz
分别为b
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
yx
、b
yy
、b
yz
分别为by在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
zx
、b
zy
、b
zz
分别为bz在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值；b＇
x
、b＇y、b＇z分别为b点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b＇
xx
、b＇
xy
、b＇
xz
分别为b＇
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
yx
、b＇
yy
、b＇
yz
分别为b＇y在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
zx
、b＇
zy
、b＇
zz
分别为b＇z在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值。
9.在其中一些实施例中，步骤s3中点a处的磁场三分量b
x
、by、bz通过式（2）计算得出，将点a处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b
ix
、b
iy
、b
iz
，其中，i=1、2、3、4，式（2）的表达式为：（2），步骤s4中b点的磁场三分量b＇
x
、b＇y、b＇z通过式（3）计算得出，将点b处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b＇
ix
、b＇
iy
、b＇
iz
,其中，i=1、2、3、4，式（3）的表达式为：（3）。
10.在其中一些实施例中，步骤s3中点a处的磁梯度值b
xn
、b
yn
、b
zn
通过式（4）计算得出，式（4）的表达式为：（4），步骤s5中b点的磁梯度值，b＇
xn
、b＇
yn
、b＇
zn
通过式（5）计算得出，式（5）的表达式为：（5），式（4）和式（5）中，d为磁传感器模块的平面十字阵列的基线距离。
11.在其中一些实施例中，步骤s6中，当水下航行器从点a运动至点b的移动方向是向靠近磁目标方向移动时，磁目标在x轴方向上相对于b点的距离为a－δx/2；当水下航行器从点a运动至点b的移动方向是向远离磁目标方向移动时，磁目标在x轴方向上相对于b点的距离为a＋δx/2。
12.除此，本发明还提供一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位装置，包括磁传感器模块，还包括与磁传感器模块通信连接的处理器，处理器被配置为运行上述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法。
13.在其中一些实施例中，磁传感器模块的四个矢量磁传感器分别通过导线与处理器连接。
14.基于上述方案，本发明实施例中的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法通过采用平面十字磁阵列结构，使用4个磁传感器即可实现磁目标的定位，使用磁传感器数量少，具有占用空间体积小、易于工程化的特点，因此适合应用于水下航行器领域；另外，本发明利用差分的方法，消除地磁场带来的误差，能够有效适用于未知地磁场的环境下。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为现有技术中正六面体磁阵列结构的结构示意图；图2为本发明基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法流程图；图3为本发明基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位装置的结构示意图；图4为实施例1定位过程中磁传感器模块相对于磁目标的移动示意图；图5为对比例1与实施例1的定位误差对比图；图6为对比例2与实施例1的定位误差对比图。
16.图中：1、第一磁传感器；2、第二磁传感器；3、第三磁传感器；4、第四磁传感器；5、磁目标；6、磁传感器；7、处理器；8、水下航行器。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明中，磁目标指海洋探测中需要进行探测的具有磁性的物体，例如舰船、潜艇、水雷等。
19.如图2所示，本发明提供的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，通过平面十字结构的磁传感器模块进行磁目标5的定位，该基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法包括以下步骤：s1，以磁目标5所在处为原点o，以任意一点与磁目标5的连线作为x轴，建立空间直角坐标系o-xyz；s2，通过搭载于水下航行器8内部的磁传感器模块对磁目标5进行探测，磁传感器模块采用四个矢量磁传感器组成的平面十字形阵列，四个矢量磁传感器（如图3所示，具体为第一磁传感器1，第二磁传感器2，第三磁传感器3，第四磁传感器4）作为磁传感器模块的四个顶点，平面十字形阵列的中心点作为磁传感器模块的中心点；使磁传感器模块的中心点位于任意一点a处，如图4所示（为清晰展示磁传感器模块的测量过程，图4中未示出水下航行器8和处理器7），测得磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s3，根据步骤s2得到的点a处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点a在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量和磁梯度值；s4，水下航行器8沿平行于x轴的方向移动至任意一点处，磁传感器模块的中心点位置记为b点，如图4所示，测得b处磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s5，根据步骤s4得到的点b处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点b的磁场三分量和磁梯度值；s6，将a点与b点之间的距离记为δx，结合a点及b点的磁场三分量和磁梯度值，如图4所示，计算得出a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）,进而得出磁目标5在x轴、y轴、z轴方向上相对于b点的距离分别为a
±
δx/2、b、c。
20.需要说明的是，步骤s6中a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）通过式（1）计算得出，式（1）的表达式为：（1）；式（1）中， b
x
、by、bz分别为a点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b
xx
、b
xy
、b
xz
分别为b
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
yx
、b
yy
、b
yz
分别为by在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
zx
、b
zy
、b
zz
分别为bz在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值；
b＇
x
、b＇y、b＇z分别为b点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b＇
xx
、b＇
xy
、b＇
xz
分别为b＇
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
yx
、b＇
yy
、b＇
yz
分别为b＇y在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
zx
、b＇
zy
、b＇
zz
分别为b＇z在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值。
21.在上述示意性实施例中，基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法通过采用平面十字磁阵列结构，使用磁传感器数量少，占用空间体积小，更容易工程化，可应用在水下航行器领域以及未知地磁场的环境下。
22.需要说明的是，步骤s2和步骤s4中测得的磁场三分量均为目标磁异常值和地磁场值的和值，目标磁异常值为磁性目标固有的属性，某一地区的地磁场可认为不随时间变化，是一个固定值，步骤s6中式（1）通过差分的方式消除地磁场带来的误差。
23.如图2所示，步骤s3中点a处的磁场三分量b
x
、by、bz通过式（2）计算得出，将点a处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b
ix
、b
iy
、b
iz
，其中，i=1、2、3、4，式（2）的表达式为：（2），步骤s4中b点的磁场三分量b＇
x
、b＇y、b＇z通过式（3）计算得出，将点b处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b＇
ix
、b＇
iy
、b＇
iz
,其中，i=1、2、3、4，式（3）的表达式为：（3）。
24.如图2所示，步骤s3中点a处的磁梯度值b
xn
、b
yn
、b
zn
通过式（4）计算得出，式（4）的表达式为：（4），步骤s5中b点的磁梯度值，b＇
xn
、b＇
yn
、b＇
zn
通过式（5）计算得出，式（5）的表达式为：（5），式（4）和式（5）中，d为磁传感器模块的平面十字阵列的基线距离。可以理解的是，基线距离即为平面十字阵列中两个相对的磁传感器之间的距离，如图4所示，第一磁传感器1与第三磁传感器3之间的距离为d，第二磁传感器2与第四磁传感器4之间的距离为d。
25.步骤s6中，当水下航行器8从点a运动至点b的移动方向是向靠近磁目标5方向移动时，磁目标5在x轴方向上相对于b点的距离为a－δx/2；当水下航行器8从点a运动至点b的移动方向是向远离磁目标5方向移动时，磁目标5在x轴方向上相对于b点的距离为a＋δx/2。
26.此外，本发明还提供一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位装置，安装
于水下航行器8内部，包括磁传感器模块，还包括与磁传感器模块通信连接的处理器7，处理器7被配置为运行上述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法。
27.需要说明的是，为保证磁传感器模块与处理器7之间的稳定传输，磁传感器模块的四个矢量磁传感器分别通过导线与处理器7连接。还需要说明的是，处理器7可以采用计算机等能够运行本发明基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法的处理器。
28.下面通过具体实施例对上述基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法进行说明：实施例1建立仿真参数模型，采用本发明的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，对仿真参数模型中的磁目标5进行定位，包括如下步骤：1）建立空间直角坐标系以磁目标5所在处为原点o，以任意一点与磁目标5的连线作为x轴，建立空间直角坐标系o-xyz；2）运行水下航行器8，通过磁传感器模块测得任意一点a处的磁传感器模块四个顶点的磁场三分量通过第一磁传感器1测得点a处（121.5,20,100）的磁传感器模块第一个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b
1x
=37138.604nt、b
1y
=-15318.108nt、b
1z
=-33560.264nt；通过第二磁传感器2测得第二个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b
2x
=37201.123nt、b
2y
=-15322.817nt、b
2z
=-33479.872nt；通过第三磁传感器3测得第三个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b
3x
=37173.631nt、b
3y
=-15408.516nt、b
3z
=-33469.357nt；通过第四磁传感器4测得第四个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b
4x
=37110.717nt、b
4y
=-15402.984nt、b
4z
=-33550.586nt；3）通过处理器7计算a点在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量和磁梯度值通过式（2）计算得出点a处的磁场三分量b
x
=37156.01875nt、by=-15363.106nt、bz=-33515.020nt；通过式（4）计算得出，b
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b
xx
=-35.027nt/m、b
xy
=90.406nt/m、b
xz
=-90.907nt/m；by在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b
yx
=90.408nt/m、b
yy
=80.167nt/m、b
yz
=70.714nt/m；bz在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b
zx
=-90.907nt/m、b
zy
=70.714nt/m、b
zz
=-45.14nt/m；4）水下航行器8沿平行于x轴的方向移动至任意一点，磁传感器模块的中心点位置记为b点，测得点b处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量水下航行器8沿平行于x轴的方向向靠近磁目标5方向移动至任意一点，磁传感器模块的中心点位置记为b点，移动距离为δx=1m。通过第一磁传感器1测得点b处（120.5,20,100）的磁传感器模块第一个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b＇
1x
=37173.631nt、b＇
1y
=-15408.516nt、b＇
1z
=-33469.357nt；通过第二磁传感器2测得第二个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b＇
2x
=37236.782nt、b＇
2y
=-15413.059nt、b＇
2z
=-33387.251nt；通过第三磁传感器3测得第三个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b＇
3x
=37208.547nt、b＇
3y
=-15500.303nt、b＇
3z
=-33376.64nt；通过第四磁传感器4测得第四个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别为b＇
4x
=37144.998nt、b＇
4y
=-15494.923nt、b＇
4z
=-33459.602nt；
5）通过处理器7计算b点在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量和磁梯度值通过式（3）计算得出点b处的磁场三分量b＇
x
=37190.9895nt、b＇y=-15454.20025nt、b＇z=-33423.2125nt；通过式（5）计算得出，b＇
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b＇
xx
=-34.916nt/m、b＇
xy
=91.784nt/m、b＇
xz
=-92.717nt/m；b＇y在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b＇
yx
=91.787nt/m、b＇
yy
=81.864nt/m、b＇
yz
=72.351nt/m；b＇z在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值为b＇
zx
=-92.717nt/m、b＇
zy
=72.351nt/m、b＇
zz
=-46.948nt/m；6）结合a点至b点之间的距离，计算ab之间中点坐标，进而获得磁目标5相对于b点的位置数据通过式（1）计算得出a点与b点连线的中点m点的坐标（a，b，c）为（121.1384，19.9273，99.8836），进而计算得出磁目标5在x轴方向上相对于b点的距离为a－δx/2=120.6384m，磁目标5在y轴方向上相对于b点的距离为b=19.9273m，磁目标5在z轴方向上相对于b点的距离为c=99.8836m。
29.对比例1采用文献《moore penrose generalized inverse of the gradient tensor in euler's equation forlocating a magnetic dipole》（《摩尔
·
彭罗斯推广欧拉方程中梯度张量的逆来定位磁偶极子》）提出的磁偶极子位置信息与所处位置的磁场矢量及磁梯度张量矩阵之间的线性关系，进行定位磁偶极子的定位方法欧拉方程中梯度张量的逆来定位磁偶极子，建立平面十字结构阵列的磁传感器模块，对实施例1中建立的仿真参数模型进行定位。
30.对比例2采用论文《基于磁梯度张量的目标定位改进方法》中提出的基于正六面体结构的高阶偏导磁梯度定位算法，对实施例1中建立的仿真参数模型进行定位。
31.图5示出了采用对比例1的方法与采用实施例1的方法，分别测得的磁传感器模块中心点与磁目标距离在150m以内的多组数据的误差对比图，由图4可见，在有地磁场的干扰下，本发明实施例1的定位误差远小于对比例1的定位误差。
32.图6示出了采用对比例2的方法与采用实施例1的方法，分别测得的磁传感器模块中心点与磁目标距离在150m以内的多组数据的误差对比图，由图5可见，本发明实施例1的定位误差与对比例2的定位误差基本相同。
33.通过对本发明基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法的多个实施例的说明，可以看到本发明基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法实施例至少具有以下一种或多种优点：1、本发明提供的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法采用四个磁传感器组成平面十字阵列，减少了磁传感器的使用数量，降低空间占用体积，节省成本的同时更有利于工程化应用；2、本发明提供的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法通过差分的方法有效消除了地磁场的干扰，提高了定位精度和稳定性。
34.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
35.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对
本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，以磁目标所在处为原点o，以任意一点与磁目标的连线为x轴，建立空间直角坐标系o-xyz；s2，通过搭载于水下航行器内部的磁传感器模块对磁目标进行探测，磁传感器模块采用四个矢量磁传感器组成的平面十字形阵列，四个矢量磁传感器作为磁传感器模块的四个顶点；运行水下航行器，使磁传感器模块的中心点位于任意一点a处，测得磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s3，根据点a处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点a的磁场三分量和磁梯度值；s4，水下航行器沿平行于x轴的方向移动至任意一点处，磁传感器模块的中心点位置记为b点，测得b处磁传感器模块四个顶点分别在空间直角坐标系o-xyz中的磁场三分量；s5，根据点b处磁传感器模块四个顶点的磁场三分量，计算得出磁传感器模块的中心点b的磁场三分量和磁梯度值；s6，将a点与b点之间的距离记为δx，结合a点及b点的磁场三分量和磁梯度值，计算得出a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）,进而得出磁目标在x轴、y轴、z轴方向上相对于b点的距离分别为a
±
δx/2、b、c。2.根据权利要求1所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，其特征在于，步骤s6中a点与b点连线的中点m的坐标（a，b，c）通过式（1）计算得出，式（1）的表达式为：（1）；式（1）中， b
x
、b
y
、b
z
分别为a点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b
xx
、b
xy
、b
xz
分别为b
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
yx
、b
yy
、b
yz
分别为b
y
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b
zx
、b
zy
、b
zz
分别为b
z
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值；b＇
x
、b＇
y
、b＇
z
分别为b点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量； b＇
xx
、b＇
xy
、b＇
xz
分别为b＇
x
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
yx
、b＇
yy
、b＇
yz
分别为b＇
y
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值； b＇
zx
、b＇
zy
、b＇
zz
分别为b＇
z
在x轴、y轴和z轴方向的磁梯度值。3.根据权利要求2所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，其特征在于，步骤s3中点a处的磁场三分量b
x
、b
y
、b
z
通过式（2）计算得出，将点a处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b
ix
、b
iy
、b
iz
，其中，i=1、2、3、4，式（2）的表达式为：（2），步骤s4中b点的磁场三分量b＇
x
、b＇
y
、b＇
z
通过式（3）计算得出，将点b处磁传感器模块第i个顶点在x轴、y轴和z轴方向的磁场分量分别记为b＇
ix
、b＇
iy
、b＇
iz
,其中，i=1、2、3、4，式（3）的表达式为：
（3）。4.根据权利要求2所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，其特征在于，步骤s3中点a处的磁梯度值b
xn
、b
yn
、b
zn
通过式（4）计算得出，式（4）的表达式为：（4），步骤s5中b点的磁梯度值，b＇
xn
、b＇
yn
、b＇
zn
通过式（5）计算得出，式（5）的表达式为：（5），式（4）和式（5）中，d为磁传感器模块的平面十字阵列的基线距离。5.根据权利要求2所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法，其特征在于，步骤s6中，当水下航行器从点a运动至点b的移动方向是向靠近磁目标方向移动时，磁目标在x轴方向上相对于b点的距离为a－δx/2；当水下航行器从点a运动至点b的移动方向是向远离磁目标方向移动时，磁目标在x轴方向上相对于b点的距离为a＋δx/2。6.基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位装置，安装于水下航行器内部，其特征在于，包括磁传感器模块，还包括与磁传感器模块通信连接的处理器，处理器被配置为运行权利要求1-5任一项所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法。7.根据权利要求6所述的基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位装置，其特征在于，磁传感器模块的四个矢量磁传感器分别通过导线与处理器连接。

技术总结
本发明涉及一种基于高阶偏导磁梯度张量的水下磁目标定位方法及装置，属于目标方位探测技术领域，该定位方法通过以磁目标所在处为原点O，以任意一点与磁目标的连线作为x轴，建立空间直角坐标系；通过搭载于水下航行器的磁传感器模块对磁目标进行探测，磁传感器模块位于任意一点A处，测量并计算得出A点的磁场三分量和磁梯度值；沿平行于x轴的方向运行水下航行器，使磁传感器模块位于任意一点B处，测量并计算得出B点的磁场三分量和磁梯度值；结合A与B之间的距离和A、B两点的磁场三分量与磁梯度值，计算得出磁目标相对于B点的位置数据。该定位方法使用传感器数量少，占用空间体积小，更容易工程化。容易工程化。容易工程化。


技术研发人员：周兆兴 方勃懿 吴丽丽 王志刚 朱荣荣
受保护的技术使用者：崂山国家实验室
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/9/26