JP3054307B2 - 双極子検出および位置決定処理方法 - Google Patents

双極子検出および位置決定処理方法

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JP3054307B2 JP3054994A JP3054994A JP3054307B2 JP 3054307 B2 JP3054307 B2 JP 3054307B2 JP 3054994 A JP3054994 A JP 3054994A JP 3054994 A JP3054994 A JP 3054994A JP 3054307 B2 JP3054307 B2 JP 3054307B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に双極子の検出お
よび位置決定処理に関するもので、特に高い空間分解能
を提供し、アンダーソン（Anderson）関数展開式におけ
る３より多くのアンダーソン関数の使用、および複数の
目標に対する分解能を得るためのデータおよび減算の複
数の処理を利用する処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明によって行われた改良は、本出願
人の1990年11月20日の米国特許出願第07/616,158号明細
書において説明された双極子モーメント検出および位置
決定に関する。この明細書に記載された双極子モーメン
ト検出および位置決定は、従来使用されている任意の方
法ではなく双極子フィールドにおける多重フィールドセ
ンサを処理する改善された方法に関する。この双極子モ
ーメント検出および位置決定システムにおいて、検出お
よび位置決定は固定ベクトルあるいは全フィールド磁力
計アレイからの出力を使用して実行されている。この特
許明細書に記載されている双極子モーメント検出および
位置決定は、双極子から得られる全局部磁界における変
化を検出するために単一のセンサを使用する磁気異常検
出システムの存在により劇的な特徴の改良が与えられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それ故、双極子モーメ
ント検出および位置決定処理システムおよびその方法を
提供する本発明の目的は、複数の双極子の良好な検出お
よび位置決定を提供するために高次数アンダーソン関数
を使用し、そして、フィールド減算技術によるセンサの
フィールド内の複数の目標の検出および位置決定を行
う、双極子の高分解能検出処理のための処理技術を提供
することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記特許明細書に開示さ
れた発明の処理能力を改良するため、本発明は検出およ
び位置決定システムの様々な観点を改良する３つの処理
技術の１つ以上を使用する改良された双極子検出および
位置決定システム、および処理方法を提供する。第１の
改良点は、最尤法による統計的な量の最大化の手順に基
づき、放射体の位置を発見するための空間的に選択され
るフィルタを生成する、最尤（maximumlikelihood）ビ
ーム形成技術と類似した高分解能処理技術にある。第２
の改良点は、３つより多くの項を含むアンダーソン関数
展開技術の拡張である。第３の改良点は、近接した距離
の目標あるいは大いに異なる双極子モーメントを有する
目標、あるいは１つが検出および位置決定システムの磁
力計アレイ（センサのアレイ）に実際的に近接した目標
の対を決定する多重処理および減算を提供する。
【０００５】第１の改良点は、波伝播現象を検出しそし
て位置決定する最尤ビーム形成処理に類似する、検出お
よび位置決定システムのプロセッサにおいて使用される
双極子モーメント検出および位置決定処理技術の能力を
拡張することによって、高い空間的分解能を提供する。
高分解能の改良は、（マトリックスよりもむしろ）係数
のベクトルの形態でセンサのデータを使用することを含
む。このベクトルの使用により、音響最尤ビーム形成に
おけるような相関マトリックスに類似するダイアディッ
クマトリックス（２項マトリックス、dyadic matrix ）
を形成し、それが特異点となることを防ぐためにダイア
ディックマトリックスに恒等（識別、identity）マトリ
ックスを倍数したものを加算する。
【０００６】双極子モーメント検出および位置決定処理
に関する第２の改良点は、検出および位置決定システム
に使用されるアンダーソン関数展開式を３つより多くの
アンダーソン関数を含むように拡張する。３つより多く
のアンダーソン関数の使用は予め計算されたビーム形成
係数の領域依存性のない標準化に最も効果的であり、そ
して雑音およびクラッタが存在するとき有効である。こ
れは、上記高い分解能処理が使用されず、比較的高い出
力分解能が処理された信号において存在するときに特に
効果的である。本発明において、３つのアンダーソン関
数のみを使用し単一の双極子から生ずるフィールドが、
何等の残留エラーを有することなしに、多くの数の関数
（例えば、５つ）に拡張され、雑音効果および多重磁界
効果はさらに正確に表される。雑音源および高次の多重
磁極によるフィールドのようなその他の現象、および特
に多重双極子は、３つのアンダーソン関数のみによって
は完全に展開されない。本発明は、雑音環境あるいは近
接した双極子の場合における良好な検出および位置決定
を行うために、処理目標データにおいて使用されるアン
ダーソン関数の数を増加する。
【０００７】第３の改良点は、磁力計アレイを具備して
いるセンサのアレイによって測定されたデータの多重パ
ス多重目標処理を提供する。先ず、アレイのフィールド
空間における最大双極子の位置が決定され、そのモーメ
ントおよび方向が決定される。その位置および方向の双
極子によるフィールドは測定から除かれ、処理が反復さ
れる。フィールドは磁力計アレイにおける各センサに対
する貢献を減算することによって除かれ、第２の最大双
極子の位置を評価する。この処理が複数の目標を分離す
る能力を提供することをシミュレーションは示してい
る。
【０００８】高分解能処理技術は、雑音の有無において
さらに正確な双極子位置を与えるためにシミュレートさ
れたデータおよびフィールドデータによって示されてい
る。高分解能処理技術を使用することにより、本発明の
双極子モーメント検出および位置決定システムおよび処
理方法は小さな目標物を検出し、さらに正確に位置決定
することができる。高い位置決定分解能を達成する能力
は、近接して位置し干渉する双極子による偏差に対応
し、識別を助ける。
【０００９】単一の双極子の磁界を表示する場合、３つ
のアンダーソン関数の使用のみが要求されることは知ら
れている。しかしながら、処理における３つより多くの
アンダーソン関数の使用が、以下の利点を有することは
確実である。それは１つ以上の双極子に対する、同時に
行なわれる整合フィールド処理を提供する処理能力を拡
張する。センサから得られる信号の雑音項のさらに完全
な拡張が達成され、その雑音項は双極子の存在の検知に
重要である良好な雑音標準化を提供するために使用され
る。また、４磁極あるいはその他の多重磁極フィールド
のような静的フィールドが目標を検出するために使用さ
れ、あるいは、フィールドそれ自身よりもむしろフィー
ルドの空間的勾配が測定される、フィールド測定の磁気
傾度測定器の読取りが、静的双極子に適切な３つより多
くのアンダーソン関数を使用することによって、目標を
検出するために使用される。
【００１０】多重パス処理の使用は、非常に大きな磁界
を有し、あるいはアレイに近接して位置されている別の
双極子の存在するときに位置される双極子の検出を供給
する。これは、小さな目標双極子が大きな目標双極子の
付近にそれを位置することによって隠すように試みると
きに重要である。新しい多重パス方法はこの問題に対す
る完全な解決を提供しないが、それが使用されないとき
より非常に良い方法である。本発明が単一のパス処理を
使用している分離できない目標を分離することができる
ことがシミュレーションによって示されている。
【００１１】
【実施例】図面を参照すると、図１は本発明の原理によ
る双極子モーメント検出および位置決定処理を使用する
双極子モーメント検出器および位置決定システム10を示
す。このシステム10のセンサ部分は1990年11月20日出願
の米国特許出願第07/616,158号明細書に記載されてい
る。このシステム10は、第１の双極子13ａを検出および
位置決定するために通常は線形である（線形には限定さ
れない）固定された磁気センサ11のアレイを使用する。
このシステム10の設計および動作は、上記特許明細書か
らよく理解されるであろう。上記特許明細書に開示され
たシステムは、第１の双極子13ａが実質的に大きいかま
たは磁力計のアレイに近い場合、第１の双極子13ａのみ
を適切に検出し位置決定する能力を有する。しかしなが
ら、本発明によって行われる処理は、以下説明されるよ
うに第１の双極子13ａの付近に位置される付加的な双極
子13ｂを検出し位置決定する能力を提供する。
【００１２】特に、図１は処理装置15に結合される磁気
センサ11のアレイを含む検出および位置決定システム10
を示す。円形のアレイの位置は、磁気センサ11のアレイ
により双極子の存在が検索された磁気応答（磁気的応
答）の存在する位置12を表す。磁気応答位置12は、磁気
双極子が複数の異なる方向の各特定の磁気応答位置12内
に存在する場合に生ずる磁界を表すものに関係する磁気
応答を予め計算しておく。また、図１は、第１および第
２の磁気双極子13ａ，13ｂが配置され、それぞれ異なる
磁界強度を有している２つの特定の磁気応答位置12ａ，
12ｂ（強調されている）がある。この説明のため、第１
の磁気双極子13ａは第２の磁気双極子13ｂと比較して比
較的大きな磁気強度を有する。位置決定ベクトル14を表
している複数の矢印は、磁気センサ11のアレイの各セン
サから第１の磁気双極子13ａが配置されている磁気応答
位置12ａの方向へ伸びている。各センサの読取りは第１
の磁気双極子13ａの位置を示す１組のベクトルを与え、
以下説明するように本発明の概念を使用して処理される
感知された特性を形成する。また、同様の特性が第２の
磁気双極子13ｂのために形成され、全体の特性は単純に
２つの特性を合計したものである。
【００１３】図２を参照すると、本発明の第１の観点に
おいて、本発明による高分解能処理は以下のように実行
される。図２は、本発明の原理による高分解能処理を表
す流れ図を示す。図３および４は、本発明による広範な
アンダーソン関数方法を実行する変形、および本発明に
よる近接した間隔の双極子あるいは磁気クラッターに埋
設された双極子を分解する多重処理方法を示す。
【００１４】最初に、双極子モーメント検出および位置
決定は、浅い水中への応用のような境界領域内の音響フ
ィールドのモード伝播に導入さた音響整合フィールド処
理に類似する磁気フィールドに適用される整合フィール
ド処理方法に基づく。整合フィールド処理は整合フィル
タの概念に基づき、それは関数解析のコーシ・シュワル
ツ（Cauchy-Schwarz）不等式に順次基づく。ソナーおよ
びレーダにおいて使用されるビーム形成器は、所定の方
向から到達する平面波に整合されたプロセッサであるの
で、この概念に基づく。ここに記載される高分解能処理
は、音響伝播でなく磁界に適用できるようにするために
この音響類似を拡張する。
【００１５】ソナーおよびレーダにおける高分解能処理
は、一般にセンサ間の信号プラス雑音あるいは雑音のみ
の相互相関マトリックスの使用に基づく。通常のビーム
形成器の電力出力はいわゆるバートレット（Bartlett）
の式によって与えられる。
【００１６】Ｊ（Θ）＝ＢT （Θ）ＲＢ（Θ） ここでＢ（Θ）はビームの ステアリングベクトルであ
り、Ｒは相互相関マトリックスである。ステアリングベ
クトルが最大のフィールド源の方向にあるときに最大値
を有する。一方、最尤ビーム形成器は次の式を有する。
【００１７】ＪML（Θ）＝（ＢT （Θ）Ｂ（Θ））／
（ＢT （Θ）Ｒ-1Ｂ（Θ）） ここで磁気センサ11のアレイのフィールドにおいて単一
の強力な源が存在するとき、相関マトリックスは特異点
に近接し、マトリックス行列式が０に近いことを意味し
ており、その結果、方向は小さな数字の逆数（非常に大
きな数値）となり、ステアリング方向の関数による応答
の鋭さによる分解能は、通常のビーム形成器の分解能よ
りも良い。
【００１８】本発明を実行するための双極子モーメント
検出および位置決定処理に関する上記分析（図２参照）
を適用するため、幾つかの概念変化が提供される。先
ず、双極子モーメント検出および位置決定において、時
間（あるいは雑音の不変性）はセンサ11のアレイの相関
マトリックスの形成に容易に利用できない。それ故、ベ
クトルのダイアディックの積であるダイアディックマト
リックスａＴａが形成される。ベクトルは測定のアンダ
ーソン係数を有し、また磁界測定のベクトルとなる。ダ
イアディックの積は、列ベクトルと行ベクトルの乗算に
よって形成される。第２の概念変化は、この測定のベク
トルの構成から成る。通常の双極子モーメント検出およ
び位置決定処理に関して、係数は１組の３×３のマトリ
ックス、すなわち測定されたフィールドのそれぞれ３つ
の成分の１つの列あるいは行として組織化され、別の方
向は各アンダーソン関数の次数を表す。本発明の高分解
能処理は、この構成を完全に新しい次数に入れる、すな
わち３×３＝９の成分までのベクトル、あるいはアンダ
ーソン係数でなくフィールド測定の場合のＮ×Ｎベクト
ルの次数が使用される。Ｎはセンサ（磁力計）測定の数
である。これは、ダイアディックマトリックスを形成す
るために必要とされる。第３の概念は、最尤ビーム形成
処理と比較して高い分解能処理の構造を完成するために
必要とされる。これは、ダイアディックマトリックスの
高度の特異性を軽減させる。これは、ダイアディックマ
トリックスに小さい数をかけた恒等マトリックスを加算
することによって達成される。通常の双極子モーメント
検出および位置決定処理の二次出力は次のバートレット
式を有する。
【００１９】 Ｊ（ｘ，ｙ，ｚ，φ） ＝（αT （ｘ，ｙ，ｚ，φ）ＲαT （ｘ，ｙ，ｚ，φ）＋εＩ） Ｒ＝ｒｒT ここで位置（ｘ，ｙ，ｚ，φ）の予め計算されたアンダ
ーソン関数はベクトルα（ｘ，ｙ，ｚ，φ）に位置さ
れ、ベクトルｒは予め計算された係数と反対の測定係数
に関して同じベクトル係数である。新たに構成された高
分解能処理の二次出力は次の式を有する。
【００２０】 ＪML（Θ） ＝（ａT （ｘ，ｙ，ｚ，φ）ａ（ｘ，ｙ，ｚ，φ）／ （ａT （ｘ，ｙ，ｚ，φ）（Ｒdyad＋εＩ）-1ａT （ｘ，ｙ，ｚ，φ）） ここでＲdyad＝ｒｒT である。この式の評価は処理ステ
ップ37および38における図２に示された処理である。ａ
およびｒが正規化されるという事実を使用しているこの
式の考察によると、予め計算され測定された係数が整合
するとき、分母が類似するソナーあるいはレーダの場合
と同様に小さくなることを示す。フィールド測定が使用
されるとき、この展開におけるａベクトルはフィールド
測定によって置換される。
【００２１】特に、図２は、本発明の原理による高分解
能処理方法30を示している流れ図を示す。第１の処理ス
テップ31において、センサ11のアレイからのデータは他
のセンサを使用して各センサ値を予測するために線形モ
デルを使用して処理される。また、第２の処理ステップ
32において、データは長期積分を実行するために時間的
に平均され、データに対して低域フィルタとして動作す
る。このデータは、第１の処理ステップ31において計算
されたデータの値を調整するために使用される。さら
に、第３の処理ステップ33において、時間平均されたデ
ータによって変化されるような予測されたセンサデータ
値は、測定されたデータから減算される。第１の３つの
処理ステップ31，32，33は双極子検出および位置決定プ
ロセッサの全形態に共通であり、逆相関マトリックスの
適用に等しい雑音の標準化を実行するために良く知られ
ている雑音標準化処理である。
【００２２】結果として生じたデータは、ステップ34に
おいて記憶されたアンダーソン関数のセットに対して処
理される。本発明の操作上の使用の前に、処理ステップ
35に示されているように、記憶されたデータは、磁気双
極子が各特定の最大応答位置12内に存在する場合に生ず
る磁界を表す最大応答位置12にそれぞれ関係した磁気応
答を具備するアンダーソン関数の条件として生成され
る。処理は、１組の測定されたアンダーソン係数を生ず
る。
【００２３】測定されたアンダーソン係数は、処理ステ
ップ36におけるいずれか１つの磁気応答位置の複数の方
向に関する磁気特性のセットを具備しているアンダーソ
ン係数の予め計算されたセットに対し整合されフィルタ
される（相関される）。この相関はデータの２つのセッ
トの内積を含み、相関は２つのデータ値が実際的に同じ
であるときに標準化された値は急に増加され、データが
適度に異なるとき比較的低い値を生成する。
【００２４】２つの処理ステップ37，38を含む付加的な
処理通路は、本発明の原理による高分解能処理を表す。
処理ステップ37において、予め計算されたダイアディッ
クマトリックスに恒等マトリックスを倍数したものが加
算される。処理ステップ38において、最尤法による高分
解出力はステップ37から得られる変形されたダイアディ
ックマトリックスを使用して形成される。
【００２５】相関処理ステップ36および高分解能処理ス
テップ38の出力はステップ39において処理され、しきい
値が設定され、目標が検出される。方法30の最終ステッ
プは、処理ステップ40に示されるような検出された目標
物体を追跡することである。
【００２６】図５の（ａ）乃至（ｄ）は、上記特許明細
書に開示された発明によって提供された通常の双極子モ
ーメント検出および位置決定整合フィールド処理と比較
される本発明の高分解能処理の分解能における差を示
す。図５の（ａ）および（ｂ）は整合されたフィールド
プロセッサ出力のメッシュおよび輪郭プロットを示し、
図５の（ｃ）および（ｄ）は本発明の高分解能プロセッ
サ出力のメッシュおよび輪郭プロットを示す。図５の
（ｃ）および（ｄ）に示されるピークはシミュレートさ
れた双極子位置に正確に位置され、高分解能プロセッサ
に関して敏感（高い分解）である。
【００２７】本発明の第２の処理方法30ａにおいて、拡
張されたアンダーソン関数展開式は以下の通りに実行さ
れる。図３は、本発明の原理によって改良された双極子
検出および位置決定を実行するために拡張されたアンダ
ーソン関数の方法30ａおよび使用を示している流れ図を
示す。図３は、高分解能処理ステップ37，38が存在しな
いことを除いて図２と実際的に同じであり、展開ステッ
プ34は３つより多くのアンダーソン関数を使用して展開
を行い、予め計算するステップ35は３つより多くのアン
ダーソン関数を使用して行われ、処理ステップ35ａにお
いて示されている。一般に処理は前に説明されたのと同
様であるが、３つより多くのアンダーソン関数を使用す
ることによって提供される改善を以下に説明する。
【００２８】双極子13ａのフィールドの完全な記述が３
つのアンダーソン関数の使用を必要とすることは一般に
良く知られている。双極子13ａを処理するときの３つよ
り多くのアンダーソン関数の使用は、雑音（あるいは異
常）の排除が考えられるかぎり改良を提供する。これ
は、特に本発明の高分解能処理と通常の双極子モーメン
ト検査および位置決定処理を比較する時に正しい。
【００２９】アンダーソン関数の項におけるセンサ測定
の拡張は、到来平面波（波数分解）による音響アレイ測
定の拡張と同様である。分解が精密であればあるほど妨
害の源を排除する能力は増加する。別の類似は、フーリ
エ変換によるスペクトル分解である。ほんの僅かの可能
性のある三角関数が展開において使用される場合、パワ
ー強度スペクトルの完全な記述は達成されない。
【００３０】したがって、次の式 ｈi （γ）＝γi-1 ／（１＋γ2 ）5/2 ；ｉ＝１，２，
… γ＝ｔａｎ（θ） によって規定される多数のアンダーソン関数（＞３）が
この場合の双極子モーメントの決定および位置決定処理
に使用される。図６の（ａ）は通常の双極子モーメント
検出および位置決定処理を使用して処理される双極子の
場合、特に第１の３つのアンダーソン関数を使用してい
る整合フィールドプロセッサの第１の５つの輪郭を示
す。図６の（ｂ）は図６の（ａ）と同じシナリオを示す
が、５つのアンダーソン関数が使用されている。後者の
場合は、輪郭曲線のつまった線によって示されているよ
うな良好な分解能を有する。後者の場合における改良さ
れた分解能は、オフセット距離の３乗で割られる双極子
12a からセンサ11のアレイまでの双極子モーメントの大
きさの標準化と関係されている。この標準化は、アンダ
ーソン関数展開式の係数の平方の和の平方根で割ること
によって達成される。３つより多くのアンダーソン関数
の本発明の技術によって、処理によって使用される式の
分母は、良好な相関整合が存在しないときに大きくな
る。これは、双極子が存在しない磁気応答位置のこれら
の領域において応答を小さくする。
【００３１】雑音環境の良好な記述のように、３つより
多くのアンダーソン関数の使用は多くの他の利点を生じ
る。この特別のパラメータ（アンダーソン関数展開式の
ディメンション）は、信号プロセッサが制御する１つ以
上のパラメータを提供する。
【００３２】本発明の第３の観点において、多重処理を
使用している多重目標双極子13ａ，13ｂの分解は以下の
ように達成される。図４は、本発明の原理による多重パ
ス多重双極子処理50を表している流れ図を示す。図４を
参照すると、「前端部」処理ステップ31乃至36および39
は、図２および３を参照して上記説明されている。本発
明の第３の改良点は、ステップ41に示されているように
最大の双極子13によって磁界を計算するためにステップ
39からの検出された最大出力と共にステップ35からの予
め計算されたアンダーソン関数を処理することである。
最大の双極子による計算された磁界は、ステップ42にお
いて行われるように測定された磁界から減算される。減
算されたデータは、ステップ43に示されるように検出領
域における次の最大双極子13を決定および位置決定する
ために再び処理される。最後の３つのステップは、全て
の検出された双極子13を検出および位置決定するのに必
要であるために反復される。
【００３３】シミュレートしている双極子モーメント検
出および位置決定処理における第３の改良点は、図７の
（ａ）乃至（ｄ）を参照して示されている。図７の
（ａ）および（ｂ）は、最大の誘因（第１の双極子13
ａ）の磁界を評価し、多重目標（第２の双極子13ｂ）の
良好な分解能を与えるために測定値からそれを減算する
ことによって２つの双極子13ａ，13ｂの磁界の処理結果
である高分解能出力のメッシュおよび輪郭プロットを示
す。図７の（ｃ）および（ｄ）は、第１の双極子13ａか
ら最大応答を減算した後の高分解能出力の結果的なメッ
シュおよび輪郭プロットを示す。
【００３４】図７の（ａ）および（ｂ）は、１つが標識
点Ｄ１（第１の双極子13ａ）に位置され、もう１つ（第
２の双極子13ｂ）が標識点Ｄ２（図７の（ｄ）における
輪郭プロットに示される）に位置されている２つの信号
に本発明の高分解能処理を適用した結果を示す。見られ
るように、第１の双極子13ａはセンサ11のアレイに近接
しているため、その応答は出力を完全に支配する。一
方、図７の（ｃ）および（ｄ）は、第２の双極子13ｂの
位置の第１の双極子13ａによる貢献を評価した結果を示
す。測定に対する評価された貢献は減算され、高分解能
処理が反復される。図７の（ｄ）に見られるように、Ｄ
２の第２の双極子の存在が検出され、その位置が決定さ
れる。
【００３５】このように、改良された双極子検出および
位置決定処理、および高い空間分解能を与える処理装置
が説明され、それは３つより多くのアンダーソン関数を
使用し、多重目標分解を達成するためにデータを多重処
理する。上記実施例が単に本発明の原理の適用を表す多
くの特定の実施例を示すのみであることは理解されるべ
きである。明らかに、多数のその他の変形は、本発明の
技術的範囲から逸脱することなしに当業者によって容易
に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の理解に有効である双極子モーメント検
出および位置決定システムの一部を示しているブロック
図。
【図２】本発明の原理による高分解能処理を表している
付加的な処理通路の流れ図。
【図３】本発明の原理による多重双極子検出および位置
決定を実行する拡張されたアンダーソン関数係数の使用
を示している流れ図。
【図４】本発明の原理による多重パス多重双極子処理の
流れ図。
【図５】通常の検出および位置決定処理に関する整合フ
ィールド応答のメッシュおよび輪郭プロット、および本
発明による高分解応答のメッシュおよび輪郭プロットを
示す図。
【図６】通常の検出および位置決定処理に使用される第
１の３つのアンダーソン関数を使用している整合フィー
ルドプロセッサ出力の第１の５つの輪郭、および本発明
による第１の５つのアンダーソン関数を使用している整
合フィールドプロセッサ出力の第１の５つの輪郭を示す
図。
【図７】比較的小さな応答を有する第２の双極子の存在
するときの比較的大きな応答を有する第１の双極子の検
出および位置決定を示している本発明からの高分解出力
の輪郭およびメッシュプロット、および第１の双極子に
よる比較的大きな応答を減算した後の第２の双極子の検
出および位置決定を示している本発明からの高分解出力
の輪郭およびメッシュプロットをそれぞれ示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 33/02 - 33/10 G01V 3/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 双極子（１３）を高分解能で位置決定す
    る双極子検出および位置決定システム（１０）を使用す
    る、双極子の検出および位置決定方法（３０）であっ
    て、 双極子検出および位置決定システム（１０）は、それぞ
    れ磁気双極子（１３）に対応して検出された磁界を示す
    出力信号を供給する空間的に分散された磁気センサ（１
    １）のアレイと、測定された磁気双極子の存在により生
    成された磁界の磁気特性を発生させるためにセンサ（１
    １）のアレイに接続され、磁気特性を示す出力信号を供
    給するための、そして、磁気双極子（１３）の位置と相
    対的な方向を示す相互に関連する出力信号を処理する処
    理手段（１５）を含み、 ここで、前記方法（３０）は、 双極子（１３）の磁気応答関数を示す、磁界と磁気双極
    子（１３）により生成されたそれぞれの磁気特性を発生
    させるために、空間的に分散された磁気センサ（１１）
    のアレイを使用して磁気双極子（１３）を検出し、検出
    された磁界を示すそれぞれのセンサ（１１）からの出力
    信号を供給し、検出された磁界を磁界成分に分解するた
    め磁気センサ（１１）のアレイからの出力信号を処理し
    （３１〜３４）、ここで、前記磁界成分は、磁界成分の
    ベクトルまたはアンダーソン関数の展開式係数のベクト
    ルのいずれかの形式を有し、前記ベクトルのダイアデック積である ダイアディックマ
    トリックスを生成し（３５）、 特異点を防止し、修正されたダイアディックマトリック
    スを供給するために、前記ダイアディックマトリックス
    に恒等マトリックスを倍数したものを加え（３７）、 双極子（１３）の位置と相対的な方向を示す信号を供給
    するために、さきに導かれた修正されたダイアディック
    マトリックスを使用する最尤ビーム形成プロセスに従っ
    た処理（３８）をすることを特徴とする双極子の検出お
    よび位置決定方法。
  2. 【請求項２】 磁気双極子（１３）の検出および位置決
    定方法（３０ａ）であって、 前記方法は、空間的に分散して配置された磁気センサの
    アレイ（１１）を使用し、検出された磁界を示す各セン
    サ（１１）からの出力信号を供給する磁気双極子を検出
    するステップと、双極子の磁気応答関数を示す双極子に
    よって生成された各磁気特性を発生させるため、検出さ
    れた磁界を磁界成分に分解するため磁気センサ（１１）
    のアレイからの出力信号を処理（３１〜３３）するステ
    ップを含み、 雑音の標準化、および双極子（１３）を原因としない磁
    気特性の良好な表示を行うために、３つより多くのアン
    ダーソン関数を使用して双極子（１３）から得られる磁
    界を展開する（３４ａ）ステップと、 双極子（１３）の位置および相対的方向を示す信号を供
    給するステップを含むことを特徴とする磁気双極子の
    （１３）検出および位置決定方法。
  3. 【請求項３】 磁気双極子（１３）の検出および位置決
    定方法（５０）であって、 前記方法（５０）は、空間的に分散して配置された磁気
    センサ（１１）のアレイを使用して、検出された磁界を
    示す各センサからの出力を供給し、相対的に大きな磁界
    を有する第１の磁気双極子（１３ａ）を検出し、 第１の双極子（１３ａ）によって生成され、第１の双極
    子（１３ａ）の磁気応答関数を表す各磁気特性を生成す
    るため、検出された磁界を磁界成分に分解するために磁
    気センサ（１１）のアレイからの出力信号を処理（３１
    〜３３）し、 領域依存性および雑音に関係なしに標準化するために、
    ３つより多くのアンダーソン関数を使用して第１の双極
    子（１３ａ）から得られる磁界を展開し（３４ａ）、 第１の双極子（１３ａ）の位置および相対的方向を示し
    ている信号を供給し、 アレイにおける各センサの第１の双極子（１３ａ）によ
    る磁界の影響を減算（４１、４２）することによって、
    第１の双極子（１３ａ）より小さい磁界を有する第２の
    磁気双極子（１３ｂ）の位置および方向を評価し、 第２の双極子（１３ｂ）によって生成され、第２の双極
    子（１３ｂ）の磁気応答関数を表す各磁気特性を生成す
    るために、磁界成分に検出された磁界を分解するため、
    磁気センサ（１１）のアレイからの出力信号を処理し
    （３１〜３３）、 雑音を標準化しそしてクラッター特性を良好に表示する
    ために、３つより多くのアンダーソン関数を使用して、
    第２の双極子（１３ｂ）から得られる磁界を展開し（３
    ４ａ）、 第２の双極子の位置および相対的方向を示している信号
    を供給することによって、第１の双極子より小さい磁界
    を有している第２の磁気双極子（１３ｂ）の位置および
    方向を評価するステップとを有していることを特徴とす
    る磁気双極子の検出および位置決定方法。
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