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行业领域

电子信息技术

需求背景

我国海洋面积辽阔，对海洋资源和水下航行器等的探测和定位具有重要意义。传统的检测和定位方法存在一定的弊端。
无线电波在水中传播时信号强度会快速衰减从而导致信号传播的距离会大大缩短，难以满足水下作业的要求；
光信号在水中传播时不仅会快速衰减而且还会出现散射现象，难以追踪信号源的具体位置；
声学探测是主动探测方式，受水声环境影响明显，而且要求被探测对象相对于周边环境具有明显的声学可识别特性。在浅海或近海环境下，明显的声学背景噪声将会严重影响对目标的定位，同时海水盐度和温度也会降低声学探测系统对目标的定位精度。

与传统的声学定位技术相比，利用磁性目标的铁磁性质来进行定位具有其独特的优势。首先是受到的影响较少，除了磁暴等极少数情况外，地磁场和磁性目标的磁场分布都比较稳定，即使是对于非合作的运动目标，其产生的磁场也相对稳定，能很好地测量出磁场值。对于海底的沉船和其它作业机器，利用声学定位技术很难判断是否为目标，容易将其和海底地形混在一起，而利用目标的磁性来对其定位则能很好地解决这个问题。特别是对于被海底淤泥覆盖住的沉船或黑夹子等磁性目标，利用其磁性来定位将是一个很好的选择。虽然磁性探测技术要求被探测目标相比于周边环境具有明显的独立磁性特点，但对于水下的目标而言，这个要求是很容易满足的，因为水下并不像陆地上有很多其他磁场的干扰。
磁探技术的智能化、高精度化和更广的适用范围，是现阶段磁探技术发展的方向。

需解决的主要技术难题

现行的磁探设备，对磁性目标的定位大多都是单一的磁性目标，也就是把目标当做理想化的单一磁源，探测和定位中会有一定的偏差。

1、由于多磁性目标同时反演会明显增加待解参数数量，且混叠磁场不具备标准的空间分布模型，使得多磁性目标难以定位；

2、对多磁性目标进行定位时，随着目标数量的增多，定位的难度和误差也越大；

3、在进行定位时，来往船只或水下航行器的存在、地磁背景场和其他干扰磁场等会对定位的精度造成很大的影响；

期望实现的主要技术目标

企业希望与专家团队合作，开发新型磁探设备的软件系统。

1、对关键参数进行全局优化，需要由自学习功能，挖掘数据的内部特征与依赖性，使目标识别系统可以获得较高的准确率，并兼顾识别准确度与运算量进行优化，以适应复杂的实际工程环境；

2、应用范围广泛且具有通用性，可以按照实际需求对于水下磁性目标的大小、吨位、航速等进行有效分类；

3、实现障碍物磁探数据采集、测试、优化识别增加和数据成果分析，提升成果可视化使管理更加规范，并配合完成相关探测信息的验证相关的技术服务工作。

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-12-16

赵华军

重庆理工大学

教授

综合评价

术需求足够清晰 该技磁传感器广泛应用于现代工业和电子产品中，以感应磁场强度及其分布来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中，有许多不同类型的传感器用于测量磁场和其它参数，包括霍尔(Hall)器件、各项异性磁电阻(AMR)或巨磁阻(GMR)元件为敏感器件的磁传感器。TMR(TunnelMagnetoResistance)是近年来开始工业应用的新型磁电阻效应传感器，利用磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应，通常也用磁隧道结(MTJ)来代指TMR元件。相比于其它磁性传感元件，TMR具有优异的温度稳定性、极高的灵敏度、微功耗、高分辨率、较大的动态范围等特点。另一方面，在海洋监测领域，现有技术中主要采用的是基于水声换能器的探测系统。如果将磁探测技术应用海洋监测领域，将获得诸多优势。首先，磁探测具备可观的探测距离，同时不受介质条件限制；其次，磁探测系统可实现连续搜索、效率高；再者，磁探测装置相比水声换能器，其可靠性及精度优势明显。然而，基于磁探测的海洋监测系统目前尚处于初步发展阶段，如何在复杂的海洋电磁环境中快速准确地探测并识别目标，仍然是尚待解决的难题。

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