4.6.Модульные измерения.

В авиации разработан алгоритм обнаружения и локализации магнитного диполя с помощью модульного аэромагнитометра [7]. Она решается путем измерения суммарного магнитного поля и его градиента вдоль некоторой конечной линии. При этом допускается постоянство на этом отрезке магнитного поля Земли, вектор индукции которого и направление в пространстве, считаются известными.

Измерение модуля индукции магнитного поля диполя на фоне магнитного поля Земли строится как процесс измерения проекции на направление вектора магнитного поля Земли в процессе перемещения аэромагнитометра. Регистрируемый при этом сигнал называется магнитометрическим. Результат измерение модуля градиента магнитного поля диполя по направлению вектора магнитного поля Земли называется градиентометрическим сигналом.

Для магнитометрического сигнала

,

для градиентометрического сигнала

,

где - орт вектора , - радиус-вектор от диполя в точку наблюдения.

С учетом известного выражения для магнитного поля диполя имеем

,

где - магнитный момент диполя.

Для построения алгоритма обнаружения вводится система координат 0xyz с центром в месте расположения диполя (рис.4.8). Ось y - направлена вдоль направления движения самолета, ось z – пересекается с направлением движения самолета. При этом , – определяет наклонную траверсную дальность, R_Y - текущая координата.

Рис.4.8

Временная модель магнитометрического и градиентометрического сигналов представляется в виде

,

,

где и - ортонормированные функции, , , скорость самолета, , .

Если известна величина , то из или можно определить компоненты магнитного момента диполя.

В данной постановке задача обнаружения и локализации диполя будет решена, если определить направление осей выбранной системы координат 0x,y,z в магнитной системе координат, найти значение наклонной траверсной дистанции и момент пересечения самолетом оси z ( ).

Линией модульных измерений является ось y, поэтому координаты векторов и в направлении оси y известны. Для получения полного решения, т.е. определения векторов и необходимо определить 5 неизвестных: .

Для решения используются как магнитометрический, так и градиентометрический сигналы. Однако количество уравнений, получаемых из (5) и (6) только 4. Поэтому они решаются относительно наклонной траверсной дальности (НТД) .

Положение линии траверса (точки пересечения линии перемещения самолета с осью z), при известном , можно определить как с помощью магнитометрического сигнала, так и градиентометрического сигнала).

С использованием магнитометрического сигнала из (5) с учетом находится выражение для и амплитуда сигнала в точке траверза . Значений R_Y с этой амплитудой может быть несколько. Истинное положение траверза определяется по его близости к экстремуму величины .

Величина определяется с помощью многоканального адаптивного обнаружителя (МАО). Каждый канал МАО настроен на свою величину и отличается от других размером интервала обнаружения, который по дистанции равен . Путем проверки статистических гипотез в каждом канале, по одному из них фиксируется факт обнаружения.