Статья

Название статьи МАГНИТОГРАДИЕНТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ЗАДАЧАХ ОБНАРУЖЕНИЯ
Автор А.К. Волковицкий, Е.В. Каршаков, Б.В. Павлов, М.Ю. Тхоренко
Рубрика РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА СВЯЗИ, НАВИГАЦИИ И НАВЕДЕНИЯ
Месяц, год 02, 2016
Индекс УДК 527.62.1
DOI
Аннотация Описано применение измерений градиента магнитного поля для решения задач обнаружения подвижных и неподвижных целей. Дан обширный обзор литературы по применению как измерений непосредственно магнитного поля, так и его градиента в различных областях, таких как археология, геофизика, медицина, военной дело и т.д. На основании указанного обзора делается вывод о перспективности применения магнитоградиентных измерений для решения задач обнаружения целей. Рассмотрены модели и методы магнитоградиентных измерений; приведены оценки точности и чувствительности этих измерений с помощью существующей и перспективной аппаратуры. Подробно исследовано применение тензорного магнитного градиометра для решения задач обнаружения. В частности, предложен алгоритм определения положения уединенного магнитного диполя по тензору градиента создаваемого им магнитного поля. Для указанного алгоритма направление на диполь определяется неоднозначно и для устранения данной неоднозначности необходимо привлечение дополнительной информации. Отдельно рассмотрен вопрос применения тензорного обнаружителя на борту подвижного объекта. Показано, что при наличии нескольких градиентометров возможно как устранить неоднозначность, так и найти дипольный момент и расстояние до цели не привлекая дополнительной информации. Также в статье рассмотрено использование векторного магнитного градиометра для решения задач обнаружения. Как и в случае тензорного градиометра, исследуется проблема локализации уединенного магнитного диполя. Показано, что при использовании информации только о векторе градиента магнитного поля, задача определения положения диполя решается грубо, однако в решении отсутствует неоднозначность. В то же время, если известны также компоненты вектора индукции магнитного поля, то положение диполя можно определить точно. Кроме того, в статье обсуждается вопросы выбора конкретного типа обнаружителя и особенности систем обнаружения, размещенных на неподвижных и подвижных объектах.

Скачать в PDF

Ключевые слова Магнитная градиентометрия; тензор градиента магнитного поля; вектор градиента магнитного поля; задачи обнаружения.
Библиографический список 1. Foley C.P. et al. Geophysical Exploration Using Magnetic Gradiometry Based on HTS SQUIDs // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. – 2011. – Vol. 11, issue 1. – P. 1375-1378.
2. Gallop J.C. SQUIDs and their applications // Journal of Physics E: Scientific Instruments. – 1999. – Vol. 9. – P. 417-429.
3. Zou N., Nehorai A. Detection of Ship Wakes Using an Airborne Magnetic Transducer // IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. – 2000. – Vol. 38, No. 1. – P. 512-539
4. William E.D. et al Performance Metrics for State-of-the-Art Airborne Magnetic and Electromagnetic Systems for Mapping and Detection of Unexploded Ordnance. – 2010.
5. Xiaoming Z., Yan Z. Analysis of Key Technologies in Geomagnetic Navigation // 7th International Symposium on Instrumentation and Control Technology: Measurement Theory and Systems and Aeronautical Equipment. – 2008. – Vol. 7128. – P. (71282J-1)-(71282J-6).
6. Пешехонов В.Г. Навигационные системы // Вестник Российской академии наук. – 1997. – Т. 67, № 1. – С. 43-52.
7. Малеев П.И. и др. Состояние развития и перспективы использования морской магнито-метрической системы // Навигация и гидрография. – 2006. – № 23. – С. 91-96.
8. Волковицкий А.К. и др. Измерения физических полей на борту летательного аппарата при решении навигационных задач // XXIX Конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. – СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ Элекроприбор», 2014. – С. 232-241.
9. Wynn M. Magnetic Dipole Localization with a Total-Field Vector Gradiometer // MARELEC 2004. – 2004.
10. Tkhorenko M.Yu. et al. Algorithm to Position an Object Moving in the Low-Frequency Electromagnetic Field // Automation and Remote Control. – 2015. – Vol. 76, No. 11. – P. 2033-2044.
11. Волковицкий А.К. и др. О возможности использования магнитоградиентных измерений на борту летательного аппарата // Материалы конференции «Управление в технических системах» (УТС-2010). – 2010. – C. 395-398.
12. Вовенко Т.А. и др. Модели и структура бортовых измерений пространственных физических полей // Проблемы управления. – 2015. – № 3. – С. 59-68.
13. Каршаков Е.В. Применение измерений параметров градиента магнитного поля Земли в задаче навигации летательного аппарата // Управление большими системами. – 2011. – Вып. 35. – С. 265-282.
14. Каршаков Е.В. и др. Магнитная градиентометрия и ее навигационное применение // Материалы 10-й Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». – 2015. – Т. 1. – С. 345-355.
15. Noriega G. Performance measures in aeromagnetic compensation // Leading Edge. – 2011. – Vol. 30, no. 10. – P. 1122-1127.
16. Camara E., Guimaraes S. Magnetic Airborne Survey - Geophysical Flight // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. Discuss. – 2016.
17. Noriega G. Aeromagnetic Compensation in Gradiometry–Performance, Model Stability, and Robustness // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. – 2015. – Vol. 12, no. 1. – P. 117-121.
18. Wiegert R., Oeshger J. Portable Magnetic Gradiometer for Real-Time Localization and Classification of Unexploded Ordnance // OCEANS 2006 – 2006.
19. FitzGerald D. et al. Full Tensor Magnetic Gradiometry Processing and Interpretation Developments // 11th SGA Biennial Technical Meeting and Exhibition – 2009.
20. Purcell E. Electricity and Magnetism. – 3rd Edition. – Cambridge University Press, 2013. – 853 p.

Comments are closed.