1．目的及意义

由于地磁场的存在，使得许多本身不具有磁性的物质也被磁化从而呈现出磁性特征，从而产生磁场，这样的磁场叠加在地磁场之上就会引起地磁场畸变，这种现象就称为磁异常现象。基于这种现象出现了磁异常探测技术，磁异常探测技术是指通过观测和分析磁性目标的磁性差异所引起的磁异常，进而对目标进行定位和辨识的技术。磁异常探测技术由于具有轻便易行、效率高、成本低、隐蔽性能好、抗干扰强等优点，具有极高的军事意义和民用价值。

从上世纪 70 年代初开始，美国海军就致力于国家领海的磁力测量，到 90 年代中期，基本完成了 200 海里以内的海洋磁力添图；并通过精确的科学计算，将准确的磁力分布数据延拓到空中。美国海军大量使用速度快、搜索范围大的直升机，通过“磁力差分反潜技术”遂行快速反潜。反潜直升机在巡逻时，其尾部吊装磁力仪；发现磁力分布异常后，就近飞 2 条正交的航线，立刻就可以测量处潜艇的位置、深度和吨位；经过敌我识别，确定为敌方目标后，反潜直升机随即发射反潜导弹。美国海军研究所（ONR）利用地球物理定位技术，成功研制出基于磁通门传感器建立的梯度计，能够对水雷等隐蔽性目标进行自动搜索和二维水平面坐标定位。美国海岸系统局（CSS）建立了一套相对完整的针对磁性目标探测、定位和识别的磁异信号感测方法。美国昆腾电磁科技公司成功研制了基于磁通门技术的实验装置，并且正在进行基于磁异信号目标定位技术的战场远程控制及监视的研究。加拿大海军建立了水下电磁信号研究机构 UEMS，专门负责水下常规武器的电磁分布，目前已经建立了全部的水雷型号的电磁分布模型，并研发了相应的探测和定位装置。土耳其海军从法国泰莱斯公司购得 9 套机载反潜任务系统，该系统能够辨别和确认各种地磁变化或异常现象，包括由于潜艇的存在而造成的磁场异常等。

在国内，利用磁异常信号对偶极子和非偶极子模型的目标定位追踪技术尤其在军事上应用的研究还基本处于起步阶段，能见于文献的文章主要集中在理论分析和地质应用上，层面比较单一，且大多还是利用标量磁传感器测量总量，根据多点测量值，通过参数估计的方法进行目标的探测与定位，对于水下目标的磁定位研究还基本上处于起步阶段和理论分析研究阶段：海军工程大学针对水雷的目标定位进行了理论分析，上海交通大学建立了潜艇的电磁场数学模型等。

综上所述，本课题主要研究的是利用三轴磁传感器阵列，基于磁偶极子模型的水下目标定位方法，在现有已经提出的方法基础上进行改进或者将多种方法进行结合，提出一种新的算法，以解决现有定位算法中存在的一些问题，提高定位精度和运算效率，致力于提高磁性目标定位方法的理论研究以及工程应用。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：

1) 前期准备：搜集、查阅相关资料；熟悉Labview图形化编程的开发环境，具备C 或者 MATLAB编写算法的能力。

2) 需求分析：根据对现有已知基于磁偶极子模型的磁性目标定位算法进行的分析与研究，将现有方法进行改进与融合，以解决已知算法定位精度不够和运算效率不高的问题。

3) 系统总体设计：基于磁偶极子模型，研究精度高、运算效率高的磁性目标定位算法；

4) 系统详细设计：基于磁偶极子模型列出非线性方程组，用L-M算法解非线性方程组，用改进后的算法选择好的初始点，来提高L-M算法的收敛性，最终解出非线性方程组更高精度的解，得到目标坐标；

5) 系统实现：按严谨的计算步骤对算法进行计算、仿真，分析比较结果，获得最优的算法；

6) 毕业论文撰写：要求按公开发表论文格式规范撰写毕业论文；学生提交论文同时，上交存储所设计系统和英文资料翻译文档（不少于5000汉字）、论文的软盘片或光盘片。