消磁站水下磁传感器定位方法

采用消磁站海底平面磁传感器阵列进行测量是获取舰艇磁场的主要途径,水下磁传感器位置误差是影响舰艇磁场测量的主要因素。针对该问题,将磁场与深度测量数据相融合,提出一种基于磁场梯度优化的消磁站水下磁传感器定位方法。将通电螺线管线圈等效成磁偶极子,通过磁传感器位置偏差区域x和y方向的平均磁场梯度优化确定线圈的两组磁源移动位置,结合深度测量数据分别建立方程组构造目标函数,并采用动态学习策略多群体粒子群算法进行优化求解,从而实现消磁站水下磁传感器的高精度定位。在系统分析和评估深度传感器精度、环境磁噪声等影响规律的基础上,开展位置校正数值模拟和物理缩比模型实验。实验结果表明,该方法可有效地解决消磁站水下磁传感器的定位问题,定位误差小于0.1 m,能够满足舰艇磁场的测量要求。

水下磁传感器定位定姿数值验证实验研究

[目的]旨在构建一种水下磁传感器校准装置设计方案。该装置由电磁线圈和组合导航设备构成,能够搭载水上机动平台在水面航行,实现水下磁传感器位置和姿态的高精度校准。[方法]根据电磁线圈的姿态方位信息及其在水下磁传感器处产生磁场的测量值,采用非线性最优化算法计算水下磁传感器的位置和姿态,并建立全系统的数学模型进行数值验证实验,将电磁线圈的方位和姿态测量精度、磁传感器的噪声和测量误差以及地磁场干扰的影响纳入考虑。[结果]实验结果表明,磁传感器在水下30 m深度时,装置的定位误差均值不大于0.06 m,姿态误差均值不大于0.20°。磁传感器自身精度是影响校准精度的主要因素。[结论]校准装置能够同时实现水下磁传感器位置和姿态的高精度校准,具有较高应用价值,可广泛用于水下磁性目标探测、资源勘探、医学等领域,尤其适用于姿态发生偏移的水下磁传感器校准。

基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法

消磁站海底敷设磁传感器是舰艇磁场测量的主要形式之一,水下磁传感器的位置偏差直接影响着舰艇磁场的测量精度和防护能力评估。针对现有方法难以准确定位消磁站水下磁传感器的问题,提出一种基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法。该方法首先将通电载流线圈等效成磁偶极子磁源,再通过线性多重计量方法改变磁源与磁传感器的相对位置以获取多组磁传感器磁场测量数据,据此建立水下磁传感器位置校正模型,并采用动态学习策略多群体粒子群优化算法优化求得位置偏差矢量,从而实现水下磁传感器位置的高精度校正。在综合分析磁偶极子等效误差等主要影响因素的基础上,设计了数值模拟实验和物理缩比模型实验,结果表明:该方法可有效解决消磁站水下磁传感器的位置校正问题,校正后x轴、y轴和z轴三个方向的位置误差均小于0.1 m。经过校正后的消磁站磁场测量精度可以满足舰艇磁场测量要求,该方法可以对消磁站位置安装偏差不大于0.3 m的水下磁传感器完成校正工作,具有较好的实用价值。

采用多目标优化的水下垂向单分量磁传感器定位

为确定水下布设的单分量磁传感器的准确位置,提出了基于多目标优化的定位方法。该方法利用测得的磁场数据,建立了以传感器空间位置为决策变量的多目标模型,并采用多目标粒子群算法对其进行优化求解。实验结果表明:该定位方法正确可行,可以解决单分量磁场均匀性导致定位误差大的问题。与传统方法相比,该方法具有定位精度高和鲁棒性强的特点。