【摘 要】
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地磁场是地球上的天然磁场,相对稳定的存在于地球周围。千百年来人类对地磁场的认识和运用不断升级,从中国最早的指向工具“司南”到今天所用的超导量子干涉仪,无一不标志着人类对地磁场的探索欲。随着磁探测设备的进步,静止磁性目标探测已经不能满足人类科学和生产过程的需求,因此对动态磁性目标的探测也在不断发展进步中。在民用方面磁探测可运用于航空探测,水下磁体的打捞如水下的沉船和水下救援,基于动态目标的磁异常探测
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地磁场是地球上的天然磁场,相对稳定的存在于地球周围。千百年来人类对地磁场的认识和运用不断升级,从中国最早的指向工具“司南”到今天所用的超导量子干涉仪,无一不标志着人类对地磁场的探索欲。随着磁探测设备的进步,静止磁性目标探测已经不能满足人类科学和生产过程的需求,因此对动态磁性目标的探测也在不断发展进步中。在民用方面磁探测可运用于航空探测,水下磁体的打捞如水下的沉船和水下救援,基于动态目标的磁异常探测能很快确定水下目标的具体位置,极大提高搜索效率。在军用方面,对航空反潜和未爆弹方面的应用最为突出,飞机上高精度的磁探测设备能够对运动中的水中潜艇实现精确定位;对水下爆炸物的探测则可以精确跟踪水雷鱼雷等高速运动物体。针对于目前对动态磁性目标探测手段,文章对五种卡尔曼滤波方法进行了深入研究:分别是经典卡尔曼滤波,扩展卡尔曼滤波,以及中心差分卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波并且提出一种磁场自适应无迹卡尔曼滤波方法。分别从理论推导到对磁偶极子模型适用性的分析,得出适用性结论,并进行仿真模拟实验,并且提出一种基于GN算法的磁矩计算办法,进行仿真模拟后发现基于GN算法的磁矩计算方法计算速度快、准确率更高。在仿真模拟实验的基础上搭建磁梯度张量测量系统,提出了一种对地磁传感器的椭球拟合集成校准方法,摒弃了以往方程式对比的方法,使用所拟合的椭球体自身数学性质进行参数求解,此方法消除了地磁传感器自身误差,进一步提高了磁梯度张量测量系统的测量精度。并通过实际实验证实了模拟实验的结论,通过4种传统滤波算法和所提磁场自适应无迹卡尔曼方法对比,说明了磁场自适应无迹卡尔曼滤波方法在抗干扰性和预测准确性上优于4种传统方法,对动态磁性目标能够进行准确跟踪与定位。
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