一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法，包括如下步骤：采用磁引信探头测量获得大地磁场强度的三分量信号Ix、Iy、Iz；采用磁引信探头测量舰船目标通过时的总磁场强度的三分量信号，将总磁场强度的三分量信号对应减去大地磁场强度的三分量信号，得到舰船磁场强度的三分量信号Gx、Gy、Gz；采用模基自适应补偿方法实时地补偿被内消磁系统消除的磁场，得到补偿后的舰船感应磁场强度的三分量信号Mx、My、Mz；Mx＝ξxGxIx,My＝ξyGyIy,Mz＝ξzGzIz；其中，ξx、ξy、ξz是补偿的比例系数，根据历史数据的经验选取。
【专利说明】
一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水中目标探测技术领域，尤其涉及一种用于磁引信探测内消磁舰船目 标的自适应补偿方法。
【背景技术】
[0002] 内消磁系统可以有效消除舰船航行过程中产生的感应磁场，使磁引信的目标探测 效能大幅降低。改进硬件、提高磁探头灵敏度是提高磁引信对内消磁舰船目标探测能力的 根本手段，但硬件改进的成本较高、周期较长，有时受限于工艺、材料等技术水平的限制甚 至是不可实现的。修改参数、更改算法也是一种解决手段，但会带来虚警率提高、特征量失 效等附加问题，也不能很好地继承现有磁引信算法对传统未装备内消磁系统的舰船目标进 行可靠处理的成熟技术成果，所涉及的更改验证工作量很大。内消磁系统一般是根据实测 的大地磁场消除舰船感应磁场，因此本发明根据内消磁系统的这一工作原理，采用逆向思 维，根据实测的大地磁场自适应补偿被消除的舰船感应磁场，恢复舰船目标感应磁场被内 消磁系统掩盖的主要特征。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方 法，可显著提高现有磁引信探测内消磁舰船目标的能力。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于磁引信探测内消磁舰船目标 的自适应补偿方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤一:采用磁引信探头测量获得大地磁场强度的三分量信号Ix、Iy、I z。
[0006] 步骤二:采用磁引信探头测量舰船目标通过时的总磁场强度的三分量信号，将总 磁场强度的三分量信号对应减去大地磁场强度的三分量信号，得到舰船磁场强度的三分量 信号 Gx、Gy、Gz。
[0007] 步骤三:采用模基自适应补偿方法实时地补偿被内消磁系统消除的磁场，得到补 偿后的舰船感应磁场强度的三分量信号Mx、M y、Mz。
[0008] Mx= IxGxIx，My = lyGyly，Mz = |ZGZIZ。
[0009] 其中，ξχ、ξγ、ξζ是补偿的比例系数，根据历史数据的经验选取。
[0010] 进一步地，将磁场强度变化不超过设定阈值的一段时间Τ内所测量的背景磁场作 为大地磁场，三分量大地磁场强度分别记为：
[0012] Ix(t)，Iy⑴，Ιζ⑴分别为磁引信探头测量获得的t时刻的三分量磁场强度信号。
[0013]进一步地，补偿的比例系数ξχ、ξγ、ξζ通过如下方式选取：
[0014]针对1、1^、12:进行多次试验，共11次，第1次试验时，所测量的大地磁场强度为1\ (i)、Iy(i)、Iz(i)，i = 1，2，'"η，i为试验次数，舰船磁场强度的三分量信号为Gx(i)、Gy(i)、G Z (i);补偿后的舰船感应磁场强度的三分量信号1(丨）^丨）^丨）；根据最小二乘原理得：
[0018] 上标-1表示矩阵的转置。
[0019] 有益效果：
[0020] 本发明不必增加现有磁引信的硬件规模或提高其硬件性能，也不必更改现有磁引 信算法及其参数，仅需要对磁引信实际测量的舰船磁场进行软件处理，再把补偿后的舰船 感应磁场输入给磁引信处理即可，对现有磁引信硬件、软件和算法的成熟技术具有最大程 度的继承性，可显著提高现有磁引信探测内消磁舰船目标的能力，代价低、易实现、继承性 好。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明一种具体实施例的示意图。
[0022]图2是本发明的信号处理流程框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0024]如图1所示：图1中磁引信搭载于沉底水雷平台，内消磁系统安装在舰船上，舰船目 标的感应磁场经内消磁系统消磁后被磁引信接收。根据图2的信号处理流程，利用实测的舰 船磁场和大地磁场，通过以下步骤实现对内消磁舰船磁场的自适应补偿，恢复舰船目标感 应磁场被内消磁系统掩盖的主要特征。
[0025] 步骤一:磁引信探头测量三分量磁场信号。由于大地磁场比较稳定、一般仅随经炜 度的变化而变化，因此可将三分量磁场强度无明显变化的一段时间T内所测量的背景磁场 视为大地磁场，三分量大地磁场强度分别记为：
[0027] 步骤二:磁引信探头测量舰船磁场信号。当舰船目标通过时，磁引信探头测量的总 磁场是大地磁场与舰船磁场的叠加，将磁引信探头实测的磁场强度S减去大地磁场I即得舰 船磁场：
[0028] Gx= Sx-Ix , Gy = Sy-Iy , Gz = Sz-Iz
[0029] 步骤三:根据实测的大地磁场强度I，采用模基自适应补偿方法实时地补偿被内消 磁系统消除的磁场，得到补偿后的舰船感应磁场，公式如下：
[0030] Μχ=ξχ6χΙχ,Μγ = ξγ6γΙγ,Μζ = ξζ6ζΙζ
[0031] 其中，ξχ、ξγ、ξζ是比例系数，一般根据历史数据的经验选取。
[0032] 所述补偿的比例系数ξχ、ξγ、ξζ通过如下方式选取：
[0033] 针对1、1^、12:进行多次试验，共11次，第1次试验时，所测量的大地磁场强度为1\ (i)、I y(i)、Iz(i)，i = 1，2，'"η，i为试验次数，舰船磁场强度的三分量信号为Gx(i)、Gy(i)、G Z (i);补偿后的舰船感应磁场强度的三分量信号1(丨）^丨）^丨）；根据最小二乘原理得：
[0037] 上标-1表示矩阵的转置。
[0038]步骤四：用步骤三中补偿后的舰船感应磁场Μ(如图2中的⑥)代替步骤二中测量的 舰船磁场G(如图2中的④)作为输入信号，发送给现有的磁引信进行处理，即可实现内消磁 舰船目标的探测，而磁引信则不必作任何软硬件或算法的改动。
[0039]综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
【主权项】
1. 一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤一:采用磁引信探头测量获得大地磁场强度的三分量信号Ix、Iy、Iz; 步骤二：采用磁引信探头测量舰船目标通过时的总磁场强度的三分量信号，将总磁场 强度的三分量信号对应减去大地磁场强度的三分量信号，得到舰船磁场强度的三分量信号 Gx.Gy.Gz； 步骤三:采用模基自适应补偿方法实时地补偿被内消磁系统消除的磁场，得到补偿后 的舰船感应磁场强度的三分量信号Mx、My、Mz; Mx=CxGxIx,My=CyGyIy,Mz=CzGzIz 其中，HI是补偿的比例系数，根据历史数据的经验选取。2. 如权利要求1所述的一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法，其特 征在于，将磁场强度变化不超过设定阈值的一段时间Τ内所测量的背景磁场作为大地磁场， 三分量大地磁场强度分别记为：Ix(t)，Iy(t)，Iz(t)分别为磁引信探头测量获得的t时刻的三分量磁场强度信号。3. 如权利要求1所述的一种用于磁引信探测内消磁舰船目标的自适应补偿方法，其特 征在于，所述补偿的比例系数ξχ、ξ Υ、ξζ通过如下方式选取： 针对1為1:进行多次试验，共11次，第1次试验时，所测量的大地磁场强度为1^)、込 (i)、Iz(i)，i = 1，2，'"η，i为试验次数，舰船磁场强度的三分量信号为Gx(i)、Gy( i)、GZ(i); 补偿后的舰船感应磁场强度的三分量信号1(1)^1)^1);根据最小二乘原理得： 上标-1表不矩阵的转置。
【文档编号】G01V3/40GK105866859SQ201610185791
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】高伟, 张恒, 李锋, 曹振宇, 汪小亚
【申请人】中国船舶重工集团公司第七研究所, 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所