Details

Цель работы – разработка и обоснование метода обнаружения магнитных аномалий в геомагнитном поле Земли с использованием квантового магнитометра с оптической накачкой. В рамках достижения поставленной цели в данной работе последовательно рассматриваются и решаются задачи от обзора литературы до непосредственной разработки метода адаптивного поиска магнитных аномалий. Экспериментальная часть выполнена на лабораторной установке СПбПУ: подтверждена работоспособность КМОН в режиме ДРОР, зарегистрированы сигналы от постоянного магнита с магнитным моментом 1000 А·м² при различном взаимном расположении аномалии и измерительного тракта. На основе полученных данных реализованы и верифицированы модули MATLAB: первичная обработка и калибровка, фильтрация с порогом 5σ, подгонка дипольной модели методом Нелдера-Мида, нейросетевая оценка магнитного момента и симуляция адаптивного поиска на сетке 100ⅹ100 (аномалия обнаружена за 671 шаг). Данная работа может быть использована в качестве методической основы для разработки бортового программного обеспечения наземных, воздушных и подводных поисковых комплексов, оснащенных КМОН.

The objective of this study is to develop and validate a method for detecting magnetic anomalies in the Earths geomagnetic field using a quantum magnetometer with optical pumping. To achieve this goal, this study sequentially addresses and solves problems ranging from a literature review to the development of an adaptive magnetic anomaly search method. The experimental portion was performed using the SPbPU laboratory setup: the operability of the quantum magnetometer in DROR mode was confirmed, and signals from a permanent magnet with a magnetic moment of 1000 A m² were recorded at various relative positions of the anomaly and the measuring path. Based on the obtained data, MATLAB modules were implemented and verified: primary processing and calibration, filtering with a 5σ threshold, dipole model fitting using the Nelder-Mead method, neural network estimation of the magnetic moment, and adaptive search simulation on a 100ⅹ100 grid (anomaly was detecte in 671 steps). This work can be used as a methodological basis for the development of onboard software for ground, air and underwater search systems equipped with optically pumped quantum magnetometer.