JPH09281249A - 磁気発生源推定装置 - Google Patents
磁気発生源推定装置Info
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- JPH09281249A JPH09281249A JP9271196A JP9271196A JPH09281249A JP H09281249 A JPH09281249 A JP H09281249A JP 9271196 A JP9271196 A JP 9271196A JP 9271196 A JP9271196 A JP 9271196A JP H09281249 A JPH09281249 A JP H09281249A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 航空機に磁気センサを搭載し、海底鉱脈、沈
没船、潜水艦等の磁気発生源の位置を精度よく推定する
必要がある。 【解決手段】 航空機に搭載された高度・位置センサに
より飛行高度と経路を計測し、磁気センサで磁界値を計
測する。これら瞬時の位置と磁界値から、磁気異常の発
生源が磁気双極子モーメントであると仮定し、非線形最
小二乗法により磁気モーメントと磁気モーメント位置を
推定する。
没船、潜水艦等の磁気発生源の位置を精度よく推定する
必要がある。 【解決手段】 航空機に搭載された高度・位置センサに
より飛行高度と経路を計測し、磁気センサで磁界値を計
測する。これら瞬時の位置と磁界値から、磁気異常の発
生源が磁気双極子モーメントであると仮定し、非線形最
小二乗法により磁気モーメントと磁気モーメント位置を
推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、航空機に搭載さ
れ、海底鉱脈、沈没船、潜水艦等の磁気発生源の位置を
推定する機能を持つ磁気発生源位置推定装置に関するも
のである。
れ、海底鉱脈、沈没船、潜水艦等の磁気発生源の位置を
推定する機能を持つ磁気発生源位置推定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図３を用いてこの種の磁気発生源推定装
置の使われ方を説明する。図３において１は地球の作る
地磁気ベクトル、２は沈没船であり一般に鉄等の磁性
体、３は沈没船２が作る磁気ベクトル、４は磁気発生源
位置推定装置を搭載する航空機、５は磁気を感知する磁
気センサ、６は磁気センサ５の出力を処理し沈没船の位
置を推定する磁気信号処理装置である。
置の使われ方を説明する。図３において１は地球の作る
地磁気ベクトル、２は沈没船であり一般に鉄等の磁性
体、３は沈没船２が作る磁気ベクトル、４は磁気発生源
位置推定装置を搭載する航空機、５は磁気を感知する磁
気センサ、６は磁気センサ５の出力を処理し沈没船の位
置を推定する磁気信号処理装置である。
【０００３】図４は従来の航空機に搭載される磁力計の
構成を示すものであり、この図４において磁気センサ
５、磁気信号処理装置６は図３に示すものと同じもので
ある。このような磁気センサ５を搭載した航空機４自体
も磁性体により構成されているために、飛行中に動揺す
ることで機体磁気雑音が発生する。７はこのような磁気
雑音を補償する磁気補償部、８は磁気補償部７につなが
り磁気センサやその他の雑音を抑圧する信号処理部、９
は沈没船の位置（位置と深さ）を求めるための位置算出
処理部である。磁気信号処理部６はこの３つの構成要素
によりできている。
構成を示すものであり、この図４において磁気センサ
５、磁気信号処理装置６は図３に示すものと同じもので
ある。このような磁気センサ５を搭載した航空機４自体
も磁性体により構成されているために、飛行中に動揺す
ることで機体磁気雑音が発生する。７はこのような磁気
雑音を補償する磁気補償部、８は磁気補償部７につなが
り磁気センサやその他の雑音を抑圧する信号処理部、９
は沈没船の位置（位置と深さ）を求めるための位置算出
処理部である。磁気信号処理部６はこの３つの構成要素
によりできている。
【０００４】ところで、沈没船のような磁気モーメント
が存在することによる地磁気の微弱な歪みを磁気異常と
呼ぶ。磁気異常の空間分布の例を図５に示す。図５
（ａ）は沈没船の上空のある一定高度で観測される磁気
異常の強度分布である。同図（ｂ）は同じ磁気異常分布
の等高線表示図である。沈没船の直上が座標原点であ
り、磁気異常分布は原点をほぼ中心として沈没船の磁気
により地磁気の値が大きくなるところ（白い部分）と小
さくなるところ（黒い部分）が現れる。
が存在することによる地磁気の微弱な歪みを磁気異常と
呼ぶ。磁気異常の空間分布の例を図５に示す。図５
（ａ）は沈没船の上空のある一定高度で観測される磁気
異常の強度分布である。同図（ｂ）は同じ磁気異常分布
の等高線表示図である。沈没船の直上が座標原点であ
り、磁気異常分布は原点をほぼ中心として沈没船の磁気
により地磁気の値が大きくなるところ（白い部分）と小
さくなるところ（黒い部分）が現れる。
【０００５】以上のように磁気発生源位置推定装置で
は、沈没船の位置推定精度向上のためには図５に示すよ
うに磁気異常の空間分布をマップとして入念に観測する
ことが効果的である。しかし、できるだけ瞬時に沈没船
の位置を推定する必要が有る場合は、沈没船の作る磁気
異常の空間分布の中を一回のみ直線飛行することで、沈
没船の位置を推定することが必要となる。よって、一回
の飛行で図６に示すような磁気異常の時間波形が観測さ
れ、この磁気異常の観測波形をもとに位置を推定する。
従来の位置推定処理部では、磁気モーメント（沈没船）
までの距離をＲとすると観測波形の振幅がＲ-3に比例す
ることより磁気モーメントまでの直線距離を概算する方
法がとられている。
は、沈没船の位置推定精度向上のためには図５に示すよ
うに磁気異常の空間分布をマップとして入念に観測する
ことが効果的である。しかし、できるだけ瞬時に沈没船
の位置を推定する必要が有る場合は、沈没船の作る磁気
異常の空間分布の中を一回のみ直線飛行することで、沈
没船の位置を推定することが必要となる。よって、一回
の飛行で図６に示すような磁気異常の時間波形が観測さ
れ、この磁気異常の観測波形をもとに位置を推定する。
従来の位置推定処理部では、磁気モーメント（沈没船）
までの距離をＲとすると観測波形の振幅がＲ-3に比例す
ることより磁気モーメントまでの直線距離を概算する方
法がとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これら従来装置では、
沈没船の磁気モーメントの大きさが不明であり、また飛
行した経路が沈没船の直上でない場合など、その位置を
精度良く求めることが困難であった。
沈没船の磁気モーメントの大きさが不明であり、また飛
行した経路が沈没船の直上でない場合など、その位置を
精度良く求めることが困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明による磁気発
生源推定装置では、航空機に搭載された高度・位置セン
サにより飛行高度と位置を計測し、磁気センサで磁界値
を計測する。これら瞬時の位置と磁界値から、磁気異常
の発生源が磁気双極子モーメントであると仮定し、非線
形最小二乗法により磁気モーメントと磁気モーメント位
置を推定する。一般に、沈没船等の場合は非常に良い精
度で磁気双極子モーメントと一致することが知られてい
る。
生源推定装置では、航空機に搭載された高度・位置セン
サにより飛行高度と位置を計測し、磁気センサで磁界値
を計測する。これら瞬時の位置と磁界値から、磁気異常
の発生源が磁気双極子モーメントであると仮定し、非線
形最小二乗法により磁気モーメントと磁気モーメント位
置を推定する。一般に、沈没船等の場合は非常に良い精
度で磁気双極子モーメントと一致することが知られてい
る。
【０００８】また、第２の発明による磁気発生源推定装
置では、磁気センサ、磁気補償及び信号処理により本来
の磁気異常波形に生じる歪みを補正するためのデコンボ
リューション装置を信号処理の後に付加する。デコンボ
リューション装置の出力を使用して、非線形最小二乗法
により磁気モーメントと磁気モーメント位置を推定する
ものである。
置では、磁気センサ、磁気補償及び信号処理により本来
の磁気異常波形に生じる歪みを補正するためのデコンボ
リューション装置を信号処理の後に付加する。デコンボ
リューション装置の出力を使用して、非線形最小二乗法
により磁気モーメントと磁気モーメント位置を推定する
ものである。
【０００９】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す系
統図であり、図１においては５，６，７，８は前記従来
装置と同一のものである。１０は位置推定処理部、１１
は高度・位置センサである。
統図であり、図１においては５，６，７，８は前記従来
装置と同一のものである。１０は位置推定処理部、１１
は高度・位置センサである。
【００１０】この様に構成された磁気発生源推定装置の
動作を説明する。時間をｔとして、磁気センサ５で観測
される磁界値をＨ（ｔ）、高度・位置センサ１１で観測
される飛行経路を３次元ベクトルとしてｒ（ｔ）と表
す。一方位置推定処理部で求めるパラメータは磁気モー
メントベクトルＭとその位置ベクトルＲの合計６パラメ
ータである。磁気センサ５で観測される磁界値Ｈ（ｔ）
は、数１となる。
動作を説明する。時間をｔとして、磁気センサ５で観測
される磁界値をＨ（ｔ）、高度・位置センサ１１で観測
される飛行経路を３次元ベクトルとしてｒ（ｔ）と表
す。一方位置推定処理部で求めるパラメータは磁気モー
メントベクトルＭとその位置ベクトルＲの合計６パラメ
ータである。磁気センサ５で観測される磁界値Ｈ（ｔ）
は、数１となる。
【００１１】
【数１】
【００１２】ここでＨｓは磁気双極子モーメントが作る
磁界であり、数２で表される。
磁界であり、数２で表される。
【００１３】
【数２】
【００１４】よって、観測される磁界Ｈ（ｔ）は求める
ベクトルＲ、Ｍの合計６パラメータを用いて数３で表さ
れる。Ｈｅは磁気異常を含まない地磁気ベクトルであ
る。
ベクトルＲ、Ｍの合計６パラメータを用いて数３で表さ
れる。Ｈｅは磁気異常を含まない地磁気ベクトルであ
る。
【００１５】
【数３】
【００１６】数３で示される未知の６パラメータを含む
関係式は非線形であるが、非線形最小二乗法の解法には
種々のアルゴリズムが存在する。ここでは、比較的簡単
なガウス・ニュートン法により非線形最小二乗法を用い
た実施例を説明する。数３より残差の二乗和は、重み係
数をｗとして、
関係式は非線形であるが、非線形最小二乗法の解法には
種々のアルゴリズムが存在する。ここでは、比較的簡単
なガウス・ニュートン法により非線形最小二乗法を用い
た実施例を説明する。数３より残差の二乗和は、重み係
数をｗとして、
【００１７】
【数４】
【００１８】と表される。これより与えた初期値からの
差Δｘにおいて残差が極小となることより、
差Δｘにおいて残差が極小となることより、
【００１９】
【数５】
【００２０】が成立する、残差の二乗和Ｓを数５に代入
して数６の６ケの連立方程式が成立する。
して数６の６ケの連立方程式が成立する。
【００２１】
【数６】
【００２２】図６の６ケの連立方程式は、行列を用いて
表記するほうが便利であり、数７に示す各行列を定義す
る。
表記するほうが便利であり、数７に示す各行列を定義す
る。
【００２３】
【数７】
【００２４】この行列Ｊ，Ｗ，ΔＥにより、数６の連立
方程式は、数８の行列演算に書き換えられる。
方程式は、数８の行列演算に書き換えられる。
【００２５】
【数８】
【００２６】この数８の解Δｘは、求める磁気モーメン
トベクトルＭとその位置ベクトルＲへ収束するための偏
分ΔＭ，ΔＲである。この偏分を補正した新たな初期値
を使用し再度数８の行列演算の解Δｘを求める。以上を
収束するまで繰り返し実行することで、最終的に磁気異
常の発生源である磁気モーメントベクトルＭとその位置
ベクトルＲを求めることができる。
トベクトルＭとその位置ベクトルＲへ収束するための偏
分ΔＭ，ΔＲである。この偏分を補正した新たな初期値
を使用し再度数８の行列演算の解Δｘを求める。以上を
収束するまで繰り返し実行することで、最終的に磁気異
常の発生源である磁気モーメントベクトルＭとその位置
ベクトルＲを求めることができる。
【００２７】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す系統図であり、図２において、６以外は実施
の形態１と同一のものである。６はデコンボリューショ
ン処理部である。一般に計測量には図７に示すように、
それを計測するためのシステムによる信号の歪みが発生
する。計測信号（この場合一次元波形）をそのまま、磁
気モーメントが磁気異常の発生源と仮定した数３による
推定処理に入力すると、波形歪みによる位置推定の誤差
が発生する。これを是正するために、システムが持つ伝
達特性Ｇ（ｚ）を予め計測しておき、システムを線形シ
ステムと仮定して位置推定処理の前にデコンボリューシ
ョン処理部により逆畳み込み積分（デコンボリューショ
ン）を実施する。デコンボリューション処理には、ヤコ
ビ法やガウス・ザイデル法等を使用することができる。
態２を示す系統図であり、図２において、６以外は実施
の形態１と同一のものである。６はデコンボリューショ
ン処理部である。一般に計測量には図７に示すように、
それを計測するためのシステムによる信号の歪みが発生
する。計測信号（この場合一次元波形）をそのまま、磁
気モーメントが磁気異常の発生源と仮定した数３による
推定処理に入力すると、波形歪みによる位置推定の誤差
が発生する。これを是正するために、システムが持つ伝
達特性Ｇ（ｚ）を予め計測しておき、システムを線形シ
ステムと仮定して位置推定処理の前にデコンボリューシ
ョン処理部により逆畳み込み積分（デコンボリューショ
ン）を実施する。デコンボリューション処理には、ヤコ
ビ法やガウス・ザイデル法等を使用することができる。
【００２８】
【発明の効果】第１の発明によれば、地磁気中での磁気
モーメントの存在による観測波形に生じる磁気異常は地
磁気の値からの差分として観測され、その差分は磁気モ
ーメントが作る磁界ベクトルの地磁気方向への投影成分
であるという数３により、非線形最小二乗法により、磁
気モーメントＭと３次元的な位置Ｒを正確に求められる
という効果がある。
モーメントの存在による観測波形に生じる磁気異常は地
磁気の値からの差分として観測され、その差分は磁気モ
ーメントが作る磁界ベクトルの地磁気方向への投影成分
であるという数３により、非線形最小二乗法により、磁
気モーメントＭと３次元的な位置Ｒを正確に求められる
という効果がある。
【００２９】また、第２の発明によれば、磁気センサ、
磁気補償部及び信号処理部により磁気異常波形に生じる
歪みを補正するためのデコンボリューション処理部を信
号処理部の後に付加することで計測波形をできるだけ真
の磁気異常波形に近づけたあとで、前記位置推定処理を
実施することによりその精度を向上させるものである。
磁気補償部及び信号処理部により磁気異常波形に生じる
歪みを補正するためのデコンボリューション処理部を信
号処理部の後に付加することで計測波形をできるだけ真
の磁気異常波形に近づけたあとで、前記位置推定処理を
実施することによりその精度を向上させるものである。
【図１】 この発明の実施の形態１を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】 この発明の実施の形態２を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】 磁気発生源推定装置の運用の形態を説明する
図である。
図である。
【図４】 従来の磁気発生源推定装置を示すブロック図
である。
である。
【図５】 磁気異常の空間分布の例を示す図である。
【図６】 観測される磁気異常の波形の例を示す図であ
る。
る。
【図７】 磁気センサ、磁気補償部、信号処理部による
磁気異常の波形の歪みを持つ波形の例を示す図である。
磁気異常の波形の歪みを持つ波形の例を示す図である。
１ 地磁気ベクトル、２ 沈没船、３ 沈没船の磁気ベ
クトル、４ 航空機、５ 磁気センサ、６ 磁気信号処
理装置、７ 磁気補償部、８ 信号処理部、９位置算出
処理部、１０ 位置推定処理部、１１ 高度・位置セン
サ、１２ デコンボリューション処理部。
クトル、４ 航空機、５ 磁気センサ、６ 磁気信号処
理装置、７ 磁気補償部、８ 信号処理部、９位置算出
処理部、１０ 位置推定処理部、１１ 高度・位置セン
サ、１２ デコンボリューション処理部。
Claims (2)
- 【請求項１】 航空機に搭載された磁気センサと、前記
航空機の飛行経路の座標を計測するための高度・位置セ
ンサと、上記磁気センサの出力に含まれる航空機が発生
する磁気雑音を補償する磁気補償部と、磁気センサの内
部雑音および外来磁気雑音を抑圧する信号処理部と、信
号処理部の出力の磁気異常波形と上記高度・位置センサ
の出力である飛行経路の座標を入力し、地磁気波形の歪
みの発生源である磁気モーメントの大きさとその位置を
推定する位置推定処理部とを備えたことを特徴とする磁
気発生源推定装置。 - 【請求項２】 航空機に搭載された磁気センサと、前記
航空機の飛行経路の座標を計測するための高度・位置セ
ンサと、上記磁気センサの出力に含まれる航空機が発生
する磁気雑音を補償する磁気補償部と、磁気センサの内
部雑音および外来磁気雑音を抑圧する信号処理部と、上
記の磁気センサや磁気補償部、信号処理部により生じる
波形の歪みを補正し元来の波形へ変換するデコンボリュ
ーション処理部と、デコンボリューション処理部により
変換された磁気異常波形と上記高度・位置センサの出力
である飛行経路の座標を入力し地磁気波形の歪みの発生
源である磁気モーメントの大きさとその位置を推定する
位置推定処理部とを備えたことを特徴とする磁気発生源
推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9271196A JPH09281249A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 磁気発生源推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9271196A JPH09281249A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 磁気発生源推定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281249A true JPH09281249A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14062058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9271196A Pending JPH09281249A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 磁気発生源推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09281249A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058307A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-03-13 | Biosense Webster Inc | 周波数外挿を利用した歪みのない位置追跡方法およびシステム |
| JP2008256400A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Universal Shipbuilding Corp | 移動体位置等推定検出方法、装置及び移動体位置等推定検出方法のプログラム |
| JPWO2012172741A1 (ja) * | 2011-06-13 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | ノイズパターン取得装置、および、それを備える位置検知装置 |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP9271196A patent/JPH09281249A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058307A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-03-13 | Biosense Webster Inc | 周波数外挿を利用した歪みのない位置追跡方法およびシステム |
| JP2008256400A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Universal Shipbuilding Corp | 移動体位置等推定検出方法、装置及び移動体位置等推定検出方法のプログラム |
| JPWO2012172741A1 (ja) * | 2011-06-13 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | ノイズパターン取得装置、および、それを備える位置検知装置 |
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