【摘要】對于探測并定位水下鐵磁性物體，高精度磁探測定位是目前最行之有效的方法。實際經(jīng)驗表明，當(dāng)磁探測定位裝置與磁性目標(biāo)的距離大于3倍磁性目標(biāo)幾何尺寸時，可以把磁性目標(biāo)簡化成磁偶極子模型，通過空間上一批點(diǎn)的磁場測量數(shù)據(jù)，求出磁偶極子的磁矩以及分布位置，從而知道目標(biāo)物體的具體位置。本文通過對原單點(diǎn)磁張量定位中利用磁場矢量及磁張量數(shù)據(jù)進(jìn)行磁偶極子定位的方法進(jìn)行改進(jìn)，利用差分方法消除了磁場矢量項，有效地消除了地磁場及其它共模干擾，提出基于差分磁張量定位方法，進(jìn)而設(shè)計出基于該定位方法的磁張量測量系統(tǒng)，具有較高的定位精度。

【關(guān)鍵詞】磁探測；定位；磁偶極子；磁張量

1.引言

基于磁異常信號的目標(biāo)磁探測定位技術(shù)是近年來隨著磁檢測技術(shù)的不斷發(fā)展和磁探測傳感器的測量精度的不斷提高而新興起的一種目標(biāo)磁探測定位技術(shù)，它以鐵磁性物體擾動地磁場分布，從而產(chǎn)生地磁場分布異常的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)，通過測量磁異常信號的分布，提取磁異常信號的特征量，并通過一定的數(shù)據(jù)處理最終得到目標(biāo)相關(guān)信息。對于探測并定位水下（特別是掩埋淤泥中）的鐵磁性物體，在所有的地球物理探測定位方法中，高精度磁定位法的應(yīng)用歷史最悠久、速度最快、成本最低，是目前最行之有效的方法。

2.磁探測定位簡介

磁探測定位方法依據(jù)所采用磁強(qiáng)計的類型及其運(yùn)動狀態(tài)可分為四大類：即基于靜止矢量磁強(qiáng)計的定位問題、基于靜止標(biāo)量磁強(qiáng)計的定位問題、基于運(yùn)動矢量磁強(qiáng)計的定位問題、基于運(yùn)動標(biāo)量磁強(qiáng)計的定位問題。但是其中的基于運(yùn)動矢量磁強(qiáng)計的定位問題和基于靜止標(biāo)量磁強(qiáng)計的定位問題沒有實際應(yīng)用前景。這是因為現(xiàn)實中矢量磁強(qiáng)計的運(yùn)動不可避免地要使它自身產(chǎn)生晃動，因自身晃動引入的虛假磁信號往往使定位不準(zhǔn)，甚至失敗；標(biāo)量磁強(qiáng)計（如核磁旋進(jìn)式或光泵式磁強(qiáng)計）測量的是總場，因磁場數(shù)據(jù)中不含方向信息，不適于近場定位，主要用于遠(yuǎn)場，目的是為了搜索目標(biāo)（像軍用上的航空探潛、民用上的打撈沉船等），所以它要是靜止不動，將失去了其實際意義。因此實際中人們將只研究基于靜止矢量磁強(qiáng)計的定位問題和基于運(yùn)動標(biāo)量磁強(qiáng)計的定位問題。

對于探測定位水下鐵磁性物體，這里有兩種方案：基于標(biāo)量磁力儀（質(zhì)子或光泵）的磁定位和基于矢量磁力儀（磁通門）的磁定位。矢量磁強(qiáng)計主要用于近場定位，定位精度在cm級，標(biāo)量磁強(qiáng)計主要用于遠(yuǎn)場定位，定位精度在m級。成本方面，光泵價位約30萬/臺，高精度磁通門磁力儀約3萬/臺。根據(jù)本系統(tǒng)的要求，采用基于差分矢量磁力儀（磁通門）測量磁場梯度張量的單點(diǎn)定位算法。

3.磁探測定位數(shù)學(xué)模型

5.結(jié)論

本文通過對原單點(diǎn)磁張量定位中利用磁場矢量及磁張量數(shù)據(jù)進(jìn)行磁偶極子定位的方法進(jìn)行改進(jìn)，提出基于差分消除地磁場干擾的磁偶極子單點(diǎn)磁張量定位方法，進(jìn)而設(shè)計出基于該定位方法的磁張量測量系統(tǒng)。通過仿真可知，在地磁場存在的情況下原方法基本無法實現(xiàn)磁偶極子的定位，而本文的定位方法由于采用差分方式，有效地消除了地磁場及其他共模干擾，具有較高的定位精度。本文方法也存在一些不足，需要進(jìn)一步的完善，由其定位原理可知，系統(tǒng)的定位精度受非共模干擾，如磁矢量傳感器之間的不一致性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安裝誤差等影響大，因此需要對它們進(jìn)行校正，國內(nèi)外在這方面已經(jīng)有一些很好的嘗試，這些工作正是以后的研究重點(diǎn)。

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