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题名利用磁场差值的水下磁传感器阵列校准技术
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作者
郭成豹
王文井
台秭艳
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机构
海军工程大学电气工程学院
海南电网有限责任公司三亚供电局
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期1-9,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(51277176)。
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文摘
为了实现磁噪声环境中水下磁传感器阵列位置和姿态的高精度校准,提出一种利用动态磁源和阵列磁场差值的磁传感器阵列校准方法。构建校准设备、水下磁传感器阵列和磁噪声环境的数学模型,对一字型、十字型和四面体型的水下磁传感器阵列进行定位定姿校准的数值仿真验证实验,分别利用阵列磁场差值和直接使用磁场值的方法对水下磁传感器阵列的位置和姿态进行求解。实验结果表明:对于水下20 m深度处的磁传感器阵列,利用磁场差值的方法可实现位置和姿态的高精度校准,在校准精度和稳定性方面都要优于直接使用磁场值的方法;对于不同类型的磁传感器阵列,十字型阵列的定位误差均值为0.13 m,角度误差均值为0.51°;一字型阵列的定位误差均值为0.13 m,角度误差均值为0.82°;四面体型阵列的定位误差均值为0.16 m,角度误差均值为0.89°。新方法和技术不易受地磁场环境噪声干扰的影响,具有较高的应用潜力。
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关键词
磁传感器阵列
磁场差值
校准
电磁线圈
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Keywords
magnetic sensor array
magnetic field difference value
calibration
electromagnetic coil
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分类号
U665.18
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名利用磁传感器阵列磁场差值的舰船磁场反演建模方法
被引量：15
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作者
郭成豹
胡松
王文井
殷琦琦
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机构
海军工程大学电气工程学院
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期111-119,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(51277176)
海军工程大学教学发展基金项目(JXFZJJ2019A025)。
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文摘
为抑制地磁场变化、人工设施磁干扰等磁场环境噪声干扰的影响,提出一种利用磁传感器阵列磁场差值的舰船磁场反演建模方法。对于每个测量时刻分别给出磁传感器阵列中各个磁传感器间磁场差值的计算公式,采用三维舰船磁单极子阵列模型构建利用磁场差值进行舰船磁源反演的线性方程组,基于正则化技术求解得到舰船反演磁源模型。通过典型虚拟舰船磁场进行验证实验。结果表明:该建模方法能够消除相关性磁场环境噪声的干扰影响,实现在磁噪声环境中的舰船磁场高精度反演建模,验证了方法的有效性;使用新方法,不需要设置地磁参考传感器,相应设施的建设成本低、选址容易,为磁噪声环境中舰船磁场测量数据的高精度反演建模提供了新的技术选择。
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关键词
舰船磁场
磁传感器阵列
等效源法
磁场差值
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Keywords
ship magnetic field
magnetic sensor array
equivalent source method
magnetic field difference value
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分类号
U665.18
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名水下磁传感器定位定姿数值验证实验研究
被引量：2
- 3
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作者
郭成豹
王文井
台秭艳
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机构
海军工程大学电气工程学院
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出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2023年第6期238-246,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51277176)。
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文摘
[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。
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关键词
静磁场
水下磁传感器
电磁线圈
校准
定位
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Keywords
static magnetic field
underwater magnetic sensor
electromagnetic coil
calibration
localization
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分类号
U665.18
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名水下磁传感器校准装置场地试验样机研究与实验
被引量：1
- 4
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作者
郭成豹
王文井
台秭艳
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机构
海军工程大学电气工程学院
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2023年第22期160-168,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51277176)。
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文摘
为了实现水下磁传感器位置和姿态的高精度校准,解决原有技术未考虑姿态校准和校准算法依赖初始值设置的问题,设计并制作一种基于动态电磁线圈和差分进化算法的水下磁传感器校准装置场地试验样机,并进行数值仿真实验和场地验证实验。数值仿真实验表明,对7 m外的磁传感器进行校准时,定位误差不超过0.03 m,姿态误差不超过0.43°。场地验证实验表明,在地磁噪声干扰环境下对7 m外的磁传感器进行校准时,定位误差0.07 m,姿态误差1.37°。分别采用差分进化算法和Levenberg-Marquardt算法对磁传感器的位置和姿态进行最优化求解,发现在地磁噪声较大时,Levenberg-Marquardt算法容易受到初始值影响出现不收敛的情况,差分进化算法算法校准精度较高,且可避免繁琐的初始值选择过程。研究表明,所制作的水下磁传感器校准装置场地试验样机能够实现高精度的位置和姿态校准,具有较高的应用潜力。
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关键词
磁传感器
校准
电磁线圈
差分进化算法
定位
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Keywords
magnetic sensor
calibration
magnetic field coil
differential evolution algorithm
localization
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分类号
U665.18
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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