一种新的运动磁目标定位算法.pdf

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1、第24卷第7期传感技术学报Vo1．24No．72011年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly2011ANovelLocalizationAlgorithmforMobileMagneticTargetsTANGLilir，SONGYong，TONGGuanjun，LIUShi，LIBaoqing，YUANXiaobing(l2：．LSG。hradnguahateiS2c0h0o0o5l0of：，Ct。hein^Cah；in。ese’Aca“de出my。ofScie“n把ces，Beijin。

2、g一10把0049。，Cdhina。。。。‘蜘'c^。。A。d。。’]IAbstract：Anovelalgorithmtolocatemobilemagnetictargetsisproposed．Basedontheclassicalmagneticdipolemodel，ageneralmathematicalexpressionfortheazimuthisderivedfromtheanalyticalformulaofdipolemagneticfield．Andtheazimuthestimationproblemistr

3、ansformedintotheproblemofmeasuringthedirectionoftargetmagneticfieldanditsdeviationtotheazimuth．Thedirectionoftargetmagneticfieldandthedeviationcanbecalculatedbyutilizingtheoutputsofahorizontal4-axisfluxgatesensor．Theexperimentalresultsshowthatthealgorithmiseffectiveandre

4、liablewithexcellentreal—timeperformanceandtheabsoluteerrorlessthan10degree．Keywords：magneticdetection；magneticdipole；targetlocalization；azimuth；fluxgatesensorEEACC：3120Jdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．07．013一种新的运动磁目标定位算法唐莉莉，宋勇，童官军，刘石，李宝清，袁晓兵(＼2：．辜中兽国科学霪院研究生毳院茑，北京1息00技0

5、4术9研究所无线传感网实验上海。)／摘要：给出了一种简单实用的运动磁目标定位算法。基于目标磁偶极子模型下的磁场表达式，推导出了目标相对于传感器的方位角的通用解析表达式，将求解目标方位角的问题转化为求解目标磁场的方向角和两者的偏差角的问题，从而实现利用单个静止的平面四轴磁通门传感器实现目标定位。实验结果表明该方法是切实有效的，而且实时性和可靠性好，估计的方位角的绝对误差在10。以内。关键词：磁目标探测；磁偶极子；目标定位；方位角；磁通门中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)07—0996—05磁传

6、感器是一种被动检测装置，能检测到其周中综合概括了磁目标定位的三种常用方法：第一种围的铁磁性物体。它具有无源、无辐射、能全天候、是利用多个传感器测量不同点处的磁场，然后通过全地域工作的特征。j。而且磁传感器的体积小，结参数拟合算法来实现目标定位；第二种是利用构简单，易于快速有效地部署。这些特性使得磁传Anderson方程和子空间匹配技术估算目标的运动参感器在无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，数，这种方法要依赖于布设方案；第三种是利用更为WSN)中获得了广泛的应用。由于WSN中的节点复杂的测磁仪同时测量单点的磁场

7、和磁场梯度分受到能量、存储空间和计算能力的限制，因此，无人量，如美国的QuantumMagnetics公司生产的低功耗值守地面传感器(UnattendedGroundSensor，UGS)磁阻传感器的系统。国内的王金根、唐劲飞、龚沈光技术要求提供可以在单片机上运行的简单实用的感等人针对磁目标定位问题做了大量的研究，提应算法。出了最优化定位、基于神经网络定位、函数组合法、目前几乎所有运用磁信号来测量目标运动轨迹二次差分矩阵法和频谱匹配法等多种定位方法。文的方法都是通过建立磁场模型、运用测量数据反演献[5—9]也介绍了一些对磁定位的研究方法

8、。他们模型来定出这些目标的位置和运动参数。文献¨J的方法都可以归为前两种方法。本文致力于第三种收稿日期：2011一O1—10修改日期：2011—03—27第7期唐莉莉，宋勇等：一种新的运动磁目标定位算法99