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《基于磁偶极子模型的目标定位和参数估计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第4期电子学报Vol.30No.42002年4月ACTAELECTRONICASINICAApril2002基于磁偶极子模型的目标定位和参数估计唐劲飞,龚沈光,王金根(海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033)摘要:在分析了目标的磁偶极子模型之后,指出该模型是两个函数的组合,目标参数包含在两个函数的参数里.提出了函数组合法,能够将这两个函数分离,求出目标的位置及磁矩.进行了仿真计算.文章进一步分析了函数组合法的实质,因而可将它扩展到解一类定位和参数估计问题.关键词:磁偶极子;定位;函数组合法;非线性最小二乘法中图分类号:TN91117文献标识码:A文章编号:037
2、222112(2002)0420614203TargetPositioningandParameterEstimationBasedonMagneticDipoleModelTANGJin2fei,GONGShen2guang,WANGJin2gen(Dept.ofWeaponryEng.,NavalUniv.ofEngineering,Wuhan,Hubei430033,China)Abstract:Afteranalyzingthedipolemodeloftarget,thispaperpointsoutthatthemagneticdipolesignalis
3、acombinationoftwokindsoffunctions,andthetargetparameteriscontainedintheparameterofthesefunctions.Itdevelopsthefunctionconstructionmethodforbreakingthecombinationoffunctionsintoindependentparts,thusdeterminesthetargetlocationandmagneticmomentinastepbystepway.Finallysimulationsresultsarep
4、resented.Thepapergoesontoexplainthemathematicalessenceofthemethodofcombinedfunctions,thusthemethodcanbefurtherappliedtoabroaderclassofproblems.Keywords:magneticdipole;positioning;functionconstructionmethod;thenon2linearleastsquaremethod1引言示意图如图1.y轴方向为飞机飞行方向,垂直向上为z轴,飞航空磁探测的目的是用搭载于飞行器上的磁探
5、仪接收目机上时刻为0时飞机的位置在包含y轴的水平面的投影为xy标的磁场信号,通过对接收的磁场信号进行处理,解算出目标平面的原点,若飞机在0时刻正好在飞机航迹与目标最短距的位置、磁矩、和飞行器的距离等参数的一种技术.磁探仪接离点上,则目标在x轴上.飞机的飞行高度为z0,速度为v,x收的目标信号是飞行器速度、方向的函数,还是目标物理、几轴坐标为x1.从示意图中可以看出,飞机到目标的最短距离为22何特性的函数.由于目标参数多,取值连续,参数对信号的调x0+z0,设为r0.将上述表达式代入磁偶极子磁场公式,经[3]制复杂,使一般的匹配滤波器法和非线性最小二乘法效率过化简可得:
6、较低.本文将目标的远场等效为磁偶极子场,采用一种新方法H=(c+ct+ct2)/(v2t2+r2)5/2(2)ii0i1i20求解目标参数,该方法可以较好地解决问题.2飞行器接收到的磁偶极子磁场信号分析为了减少问题的复杂性,假设飞行器直线平飞,它在经过目标上空时,磁偶极子是静止的.[1,2]磁偶极子的磁场可以表示为:25H=[3(m·r)r-rm]/(4πr)(1)式中:m为目标的磁矩矢量,r=xi+yj+zk为由目标指向磁探仪的位置矢量,r=
7、r
8、.在航空磁探测问题中,考虑到目标线度远小于飞机和目标的距离,因而将目标远场磁信号近似为磁偶极子远场.设飞机直线平飞,它在
9、经过目标上空时,目标静止.飞机2目标系统图1目标2飞行器系统示意图收稿日期:2001201215;修回日期:2001206218第4期唐劲飞:基于磁偶极子模型的目标定位和参数估计615以上论述是在目标坐标系中进行的,实际工作时要转换图3(b)所示.在图3(b)中选择一段估计,求得t0=1917s,r0=到飞行器坐标系.初始时刻飞行器和目标最短距离点之间有32015m.结果和原始参数符合较好.一个距离,飞机飞过该距离需时间t0.由式(1)和以上论述,三轴磁场信号均可以表示为:22-5/2Hi=(ci0+ci1(t-t0)+ci2(t-t0))(p(t-
