KR100244005B1 - 다이폴 모멘트 검출기 및 로컬라이저 - Google Patents

다이폴 모멘트 검출기 및 로컬라이저 Download PDF

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KR100244005B1
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헤롤드 씨. 길버트
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글렌 에이치. 렌젠 주니어
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Abstract

본 발명은 자기계 센서(magnetomter sensor, 11)의 어레이로부터 구해진 자기계 데이타를 처리해서 자기 다이폴(13)의 위치 및 속도를 출력하는 처리 방법(20) 및 장치(10)에 관한 것이다. 상기 방법(20) 및 장치(10)에서는, (a) 자기 다이폴의 실제 자계 측정값들의 세트가 자기 센서들(11)의 어레이를 사용해서 수집된다(21). 이어서, (b) 자기 다이폴에 대한 위치가 된다. 그리고 (c) 상기 가정된 위치에 있는 자기 다이폴에 의해서 형성된 추정된 자계 측정값의 세트가 결정된다(23). 다음 (d) 실제 자계 측정값이 추정된 자계 측정값과 비교된다(24). 이어서 자기 센서들의 어레이의 검출 범위 내의 모든 가정된 위치들에 대하여 단계 (b) 내지 (d)가 반복된다. 다이폴의 위치 또는 장소가 디스플레이(27) 상에서 볼 수 있도록 표시된다(27).

Description

다이폴 모멘트 검출기 및 로컬라이저
제1도는 본 발명의 원리에 따른 자기 다이폴 검출 장치도.
제2도는 제1도의 장치에 사용된 본 발명에 따른 처리 방법 혹은 알고리즘을 나타내는 흐름도.
제3도는 본 발명이 싱글 다이폴 소스를 로컬라이저 하는 능력을 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 자기 다이폴 검출 장치 11 : 자기 센서
13 : 자기 다이폴 또는 타겟 16 : 처리 장치
17 : 디스플레이
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 일반적으로 자기 다이폴들을 로컬라이징 하는 자기계 데이타 처리 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 특정하게는 다이폴의 위치를 제공하는 자기 다이폴을 로컬라이즈하기 위해서 자기계 데이타의 공간 처리를 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 소화기, 자동차, 선박, 및 잠수함 등의 금속 물체는 이들을 검출하는데 사용될 수 있는 자기 다이폴 모멘트를 갖고 있다. 역사적으로 볼 때, 이러한 금속 물체를 검출(그러나 위치를 찾아내지 못함)하는데 자계 센서가 사용되어 왔다. 본 발명의 양수인에 의해 개발된 자기 다이폴 검출기는 두가지 방법으로 금속 물체를 로컬라이즈하는데 사용되고 있다. 하나의 구성은 자기 다이폴을 로컬라이저 하기 위해 일정 시간에 걸쳐서 데이타를 감지하는 싱글 센서를 사용하는 것이고, 다른 구성은 센서들의 어레이를 사용하여 각 센서의 출력의 로컬 시간 평균을 결정하는 것이다. 이 데이타는 다이폴의 위치를 결정하도록 처리된다. 상기 2가지 방법의 기술들은 측정이 취해지는 동안 대상의 다이폴이 비교적 정지 상태를 유지하고 있다는 약속된 가정 하에서 달성된다.
본 발명과 관련이 있는 종래 기술로서는 본 발명의 양수인에게 양도된 "다이폴 모멘트 검출 및 로컬라이제이션(Dipole Moment Detection and Localization)"이란 명칭의 미국 특허 제5,239,474호를 들 수 있다. 이 특허는 자기 다이폴을 로컬라이즈하기 위해서 자기계 데이타를 처리하는데 사용되는 다이폴 모멘트 검출 및 로컬라이제이션 알고리즘을 개시하고 있다. 본 발명은 상기 특허의 교시 사항을 개선한 처리 방법 혹은 알고리즘을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 자기 다이폴을 로컬라이즈하여 다이폴의 위치를 제공하기 위하여 자기계(magnetometer) 데이터를 공간상으로 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 자기계 센서의 어레이로부터 구해진 자기계 데이타를 처리해서 이에 의해서 감지 및 처리된 자기 다이폴의 위치를 출력하는 처리 방법 및 장치(다이폴 모멘트 검출기 및 로컬라이저, 혹은 DMDL 이라고도 할 수 있다)를 제공한다. 물리적으로 분산되어 있는 자기계 센서들의 어레이는 자기 다이폴의 자기적 특성을 감지하는데 사용된다. 물리적으로 분산된 자기계 센서들의 어레이로부터 구해진 자기계 눈금 세트는 소정시간마다 샘플된다. 자기계 눈금 세트는 자기 다이폴의 위치를 추정하도록 처리된다.
본 발명은 3차원 공간 내의 특정한 위치들에 하나 혹은 그 이상의 자기 다이폴 소스가 있을 확률을 추정하기 위해서 센서들의 어레이로부터 구해진 자계 측정값을 동시에 처리하는 방법을 실현한다. 본 발명의 방법 및 장치는 확률적 인수(factor)를 연산하는데 사용하기 위해서 확실한 형태의 다이폴 모멘트의 추정값, 및 최적의 이상적 측정값의 추정값을 제공한다. 본 발명은 다수의 다이폴 소스를 동시에 처리할 수 있는 선형 추정값(linear estimate)을 제공한다. 본 발명은 복합적인 자기 물체를 분류해서 추정 또는 산정(estimate)하는 수단을 제공한다. 본 발명은 자기 센서들이 불규칙하게 배열된 기하도형적 배열을 처리하고 비선형 궤적을 따라 있는 합성적 어레이를 처리하는 능력을 갖는다.
본 발명의 방법은 연산에 드는 노력을 감소시키는 확실한 해결 방안을 제공한다. 예를 들면, 미국 특허 제5,239,474호에 개시된 처리 방법에서는 다이폴 모멘트에 관련된 파라미터들이 센서 어레이 측정값에 의해 추정 또는 산정(estimated)되고, 이들 파라미터들은 최대 확률의 다이폴 소스를 추정 또는 산정(estimate)하는데 사용된다. 본 발명에서는 센서 어레이의 측정값으로부터 최대의 확률적 다이폴 소스를 확실하게 추정함으로써 요구되는 연산량을 크게 줄일 수 있다.
또한, 다이폴 소스에 대한 확실한 해결 방안이 가능하기 때문에, 이러한 해결 방안은 최적의 다이폴이 발생하는 이상적 측정값을 얻기 위해서 백-섭스티튜트(back-substitute)될 수 있다. 이러한 이상적 측정값은 다이폴의 확률 추정을 연산하는데 사용된다. 본 발명에서는 이상적 센서 어레이 측정값을 확실히 추정함으로써 확률을 연산하는데 요구되는 연산의 양이 감소된다.
본 발명은 다수의 다이폴 소스를 동시에 처리할 수 있는 선형 해결책을 제공한다. 미국 특허 제5,239,474호에 개시된 처리 방법에서는 다이폴 소스에 대한 해결 방법이 비선형적(nonlinear)이다. 본 발명에서는, 다이폴 소스에 대한 해결 방안 및 그의 이상적 측정값이 모두 선형적이다. 선형적 해결 방안의 장점은 다수의 다이폴 소스가 확실한 해결 방안으로서 동시에 처리될 수 있다는 점이다.
본 발명은 다수의 다이폴들의 크기 및 위치에 의하여 복합적 자기 물체를 분류할 수 있는 선형 해결 방법을 제공한다. 본 발명의 방법을 사용함으로써 복합적 자기 물체가 소수의 개별 자기 다이폴 소스의 선형 결합으로 근사화 될 수 있다. 본 발명이 사이한 선형 결합을 동시에 처리할 수 있으므로, 복합적 물체 및 그들의 확률이 확실하게 추정될 수 있다. 이것은 각 다이폴 소스를 개별적으로 구하고 이들이 기지의 복합적 물체를 형성하는지 결정하기 위해 각 다이폴 소스를 결합시키는 것보다도 장점이 있다.
본 발명은 임의의 기하학적 구조의 어레이를 처리할 수 있는 능력이 있으므로 자기 센서들의 각 구성을 최적의 기능 및 성능에 맞게 설치할 수 있다. 미국 특허 제5,239,474호의 처리 방법에서는 센서 어레이들은 직선 혹은 단순한 아크(arc)와 같은 간단한 기하학 구조로 정해져야 한다. 본 발명은 기하학적 배열에 어떤 제약을 두지 않고 3차원 공간 어딘가에 센서를 배치할 수 있다. 그 장점은 센서 어레이들의 시스템들이 피드(ocverage) 영역 및 검출 성능을 최적화 하도록 설계될 수 있다는 점이다. 합성 어레이들은 작동중인 단일 센서로부터 정기적인 조치를 취함으로써 발생된다.
본 발명은 기하학적 움직임의 복잡성에 관계없이 합성 어레이를 처리할 수 있다. 그 장점은 사용된 궤적이 직선 및 단순한 아크에 제한되지 않고 임의의 움직임 경로가 처리될 수 있다는 점이다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명에서는, (a) 자기 다이폴의 실제 자계 측정값들의 세트가 복수의 자기 센서를 사용해서 수집된다. 이어서, (b) 자기 다이폴에 대한 위치가 가정된다. 이어서 (c) 가정된 위치의 자기 다이폴에 의해서 형성된 추정된 자계 측정값의 세트가 결정된다. 이어서, (d) 상기 실제 자계 측정값이 상기 추정된 자계 측정값과 비교된다. 단계 (b) 내지 (d)는 자기 센서들의 어레이의 검출 범위 내에 있는 모든 가정된 위치들에 대해서 반복된다.
본 발명의 처리 방법 및 장치는 미국 특허 제5,239,474호에 개시된 처리 기술보다도 개선점을 제공한다. 본 발명이 미국 특허 제5,239,474호에 개시된 처리보다 우수한 장점은 다음과 같다.
종래의 처리 방법에서는, 다이폴 모멘트 및 그들의 확률이 확실하게 구해지지 않기 때문에 연산적으로 보다 집중적인 정합 알고리즘이 사용되어야 한다. 종래 처리 방법에서의 다이폴 모멘트 해결 방안은 비선형적이므로 아주 인접한 다수의 다이폴들이 상호 검출/제거 방식을 사용해서 구해져야 한다. 복합적 자기 소스들의 분류는 여러개의 인접 다이폴 소스들이 특징화된 후에만 행해질 수 있다. DMDL은 자계 측정값으로부터 분류 파라미터를 확실하게 구할 수 없다. 종래 처리 방식에 사용된 센서들은 직선 및 단순한 아크 등의 비교적 간단한 기하학 구조로 정해져야 한다. 합성 어레이들도 단순한 기하학 구조를 포함해야 한다. 종래의 처리들은 센서 어레이의 축이나 혹은 축 부근의 검출 위치를 처리하지 못한다.
본 발명의 처리 방법 및 장치는 물체의 자계를 사용해서 수동적으로 물체를 검출하여 위치를 알아내고, 그리고 분류하도록 고안된 임의의 시스템과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 처리 방법 혹은 알고리즘은 비 음향 대잠 감시 및 교전 시스템, 공항 지상 교통량 제어 시스템, 고속도로 통행량 모니터 시스템, 및 개인 무기 검출 시스템에 사용될 수 있으며, 예를 들면 적지에서 군사 활동을 비밀리에 감시할 수 있다.
[발명이 구성 및 작용]
도면들을 참조해서 설명하면, 제1도는 본 발명의 원리에 따른 자기 다이폴 검출 장치(10)를 보여주고 있다. 자기 다이폴 검출 장치(10)는 본 발명에 따른 처리 방법(20)을 구현하는 처리 장치(16)에 결합된 임의의 장소에 놓여 있는 자기 센서(11)의 어레이를 포함한다. 자기 센서 어레이의 센서(11)는 하드 와이어 결합, RF 데이터 링크, 마이크로웨이브 데이터 링크, 혹은 다른 적절한 수단에 의해서 처리 장치(16)에 결합될 수 있다. 자기 다이폴(13)(또는, 타겟 13)은 자기 센서(11)의 어레이의 검출 범위 내에 위치해 있다. 자계 측정값을 나타내는 복수의 화살표(14)가 자기 센서(11)의 어레이의 각 센서(11a)로부터 이동하는 다이폴(13) 위치 쪽으로 뻗고 있음이 도시되어 있다. 각 센서(11)로부터의 판독 값은 센서 데이터를 분석하기 위하여 모으는 시간 동안의 다이폴(13)의 위치를 나타내는 데이터 세트를 포함한다. 자기 센서 어레이로부터의 센서 데이타는 다이폴(13)에 관련하는 위치 정보를 생성하도록 처리 장치(16)에서 처리된 다음 이 데이터는 디스플레이(17) 상에 연속적으로 표시된다.
제2도는 제1도의 장치(10)에 사용된 본 발명에 따른 처리 방법(20) 혹은 알고리즘을 나타내는 흐름도이다. 처리 방법(20)은 처리 장치(16)에서 실현되며 다음의 단계를 포함한다. 제1단계(a)는 복수의 자기 센서(11)를 사용해서 자기 다이폴(13)의 실제 자계 측정값의 세트를 수집하는 단계(21)를 포함한다. 경우에 따라서, 실제 자계 측정값은, 단계(28)로 도시된 바와 같이 소정의 필터에 의해서 필터될 수 있다. 다음 단계(b)에서는 자기 다이폴(13)의 위치를 가정한다(22). 다음 단계(c)에서는 추정된 자계 측정값의 세트가 가정된 위치에 있는 자기 다이폴에 의해서 형성되도록 결정된다(23). 실제 자계 측정값이 소정의 필터에 의해 필터된 경우에, 추정된 자계 측정값이 단계(29)에 도시된 바와 같이 필터에 의해 필터된다. 이어서 다음 단계(d)에서는 실제 자계 측정값(혹은 필터된 실제 측정값들)이 추정된 자계 측정값(혹은 필터되어 추정된 측정값)과 비교된다(24). 단계 (b) 내지 (d)는 자계 센서의 어레이의 검출 범위 내에 있는 가정된 위치들에 대해서 반복된다(26). 다이폴(13)의 위치는 디스플레이(17)에 표시된다(27).
본 발명에 의해 행해지는 공간 및 시간적 처리는 수학적으로 다음과 같이 설명된다. 자기 다이폴(13)의 존재에 의한 공간 내의 한점에서의 자계는 기본식으로 주어진다.
[수학식 1]
Figure kpo00002
여기서 B는 자계 벡터로서,
[수학식 2]
Figure kpo00003
로 주어지며,
m은 다이폴 모멘트 벡터로서,
[수학식 3]
Figure kpo00004
로 주어지며,
r은 위치 벡터로서,
[수학식 4]
Figure kpo00005
로서 주어지며,
r(t)은 다이폴 모멘트 위치에 대한 자계 내의 위치로서
[수학식 5]
Figure kpo00006
로 주어지며, rs는 자계와 B와 같은 위치이고, rd(t)는 다이폴 모멘트의 위치이다.
벡터 성분을 치환해서 간단히 하면, 기본식은
[수학식 6]
Figure kpo00007
이 되는데,
여기서,
[수학식 7]
Figure kpo00008
위치 매트릭스는 다음과 같이 정의될 수 있는데,
[수학식 8]
Figure kpo00009
그러면, 치환에 의해서,
[수학식 9]
Figure kpo00010
위치 매트릭스 R는 자기 다이폴(13)의 상대 위치 및 자계가 B와 같은 공간 내의 점의 함수이다.
자기 센서의 어레이는 제1도에 도시된 것과 같은 3차원 공간의 임의 위치에 배열된 것으로 가정한다. 어레이(11)의 각 센서는 국부적 자계의 3개의 성분을 측정한다. 어레이(11)의 센서들은 그들의 각 축들이 서로 평행하도록 지향되어 있다.
합성 벡터로 센서의 어레이에서의 자계 측정값을 정의하면,
[수학식 10]
Figure kpo00011
여기서 N은 어레이(11) 내의 센서들의 수이다.
어레이(11)에 대한 위치 매트릭스는 합성 매트릭스에 의해서 정의될 수 있는데,
[수학식 11]
Figure kpo00012
따라서 어레이에 대하여 수학식 9를 전개하면
[수학식 12]
Figure kpo00013
이다.
BA를 단일 자기 다이폴(13)의 필드를 나타내는 측정값의 세트라고 하면, m에 대하여 수학식 12를 풀면 자기 다이폴 벡터의 최대 확률 추정값을 얻는다. 이 경우에는 지구의 자계 및 국부적 기하 왜곡과 같은 다른 중요한 자기 소스가 측정값으로부터 감사된 것으로 가정한다. 어레이 위치 매트릭스의 의사-역(pseudo-inverse)을,
[수학식 13]
Figure kpo00014
으로서 정의한다.
그러면, 추정된 다이폴 벡터는
[수학식 14]
Figure kpo00015
이다.
이제부터 상관 계수가 얻어진다. 자기 다이폴(13)의 추정된 다이폴 벡터의 양호성이 실제 센서 측정값과 추정된 다이폴 벡터로부터 얻어진 이상적 센서 측정값 간의 상관 계수로서 평가된다. 이상적 측정값의 세트를
[수학식 15]
Figure kpo00016
실제 및 이상적 측정값의 세트로부터 평균을 감산하므로써, 제로 평균 벡터가 얻어진다.
[수학식 16]
Figure kpo00017
및
[수학식 17]
Figure kpo00018
그러면, 상관 계수는
[수학식 18]
Figure kpo00019
이제부터 측정값의 추정에 대하여 논의하도록 하겠다. BI는 실제 센서 측정값 BA를 가장 잘 나타내는 센서에서의 신뢰성이 있는 측정값의 추정값이다. mest의 표현식을 BI의 식에 치환하면 이상적 측정값의 직접적인 추정값은,
[수학식 19]
Figure kpo00020
로 얻어진다.
측정 추정 매트릭스를
[수학식 20]
Figure kpo00021
로 정의하면,
전개 형태는
[수학식 21]
Figure kpo00022
이 된다.
이어서, 수학식 20을 수학식 19에 치환하면
[수학식 22]
Figure kpo00023
를 얻는다.
S는 센서 위치 및 가정된 다이폴 위치의 함수이다. 이것은
[수학식 23]
Figure kpo00024
및
[수학식 24]
Figure kpo00025
라는 점에서 대칭이며 최적의 비를 갖는다.
수학식 24는 추정자 S가 측정값의 이상적 세트에 적용되었을 때 최적의 추정값으로서 이상적 측정값의 세트를 재생하고 있음을 보여준다.
다수의 다이폴(13)의 경우에, 다이폴 추정자 식의 선형적 형태는 다이의 다이폴(13)로부터 얻어진 동시에 처리된 데이터를 간단화한다. R1및 R2에 의해 특정화된 2개의 다른 위치에 있는 2개의 자기 다이폴(13)을 m1및 m2로 가정하자. 센서들의 동일한 어레이가 m1및 m2를 측정하도록 사용된다고 가정하자. 수학식 9가 선형이고, 자계가 선형적으로 합산될 수 있으며, 센서 측정값에 대한 2개의 다이폴(13)의 영향은 선형적으로 합산될 수 있다.
[수학식 25]
Figure kpo00026
이것은
[수학식 26]
Figure kpo00027
로 단순화 될 수 있다.
수학식 26은 가정된 위치에서의 다수의 다이폴(13)이 측정값의 하나의 세트로부터 동시에 추정될 수 있음을 나타낸다. 일반적인 경우에는,
[수학식 27]
Figure kpo00028
로 정의되는데, 여기서 M은 다이폴(13)의 수이고, 또한
[수학식 28]
Figure kpo00029
으로 정의된다.
그러면,
[수학식 29]
Figure kpo00030
가 된다.
이것은 M 다이폴 소스들의 위치의 동시 추정값이 된다.
[수학식 30]
Figure kpo00031
여기서
Figure kpo00032
는 수학식 13에서와 같이 RT의 의사-역이다.
수학식 30은 복합적 자기 소스, 즉 단일 다이폴로서는 특징을 나타내지 않는, 자계를 발생하는 단일 물체를 분류하는 수단을 나타낸다. 이러한 물체는 간단한 다이폴들의 세트로서 모델화 될 수 있다. 이들 다이폴 소스의 기하학적 배열을 공지된 기술이라 하면 RT는 복합적 물체를 추정하고 상관시키기에 앞서 각 대상 지점에서 연산될 수 있다. 이것은 물체 내의 자계의 1차 소스들이 일정한 기하학적 위치에 있는 다이폴들로서 나타나는 경우이다.
보다 일반적인 의미로, 일반적인 기하학 패턴 내에 있는 가상적 다이폴들의 세트(예를 들면 다이아몬드 패턴 내의 4개의 다이폴들)는 임의의 대형 복합적 물체를 근사화하는데 사용될 수 있다. 이것은 임의의 물체를 연산하기 위한 단일의 RT로 되며, 결국 이것은 최량의 정합을 알아내기 위해서 기지의 물체들의 파라미터 세트와 비교될 수 있는
Figure kpo00033
의 세트(다이아몬드 패턴에 대해 12개의 벡터 성분) 파라미터를 사용한다. 이 방법은 2개의 상관 계수를 제공하는데, 하나는 파라미터들이 측정된 값(검출값)과 얼마나 잘 정합을 이루는지에 관한 것이고, 다른 하나는 파라미터들이 기지의 물체(분류)와 얼마나 잘 정합을 이루는지에 관한 것이다.
제3도는 본 발명의 단일 다이폴 소스 능력을 나타내고 있다. 그 배열은 300피트 이격된 10개의 로우 중 2개의 로우들에 있는 20개의 자기 센서(11)를 갖는다. 센서(11)는 각 로우 내에서 40피트 이격되어 있으며 로우들은 스태거 형태이다. 다이폴(13)은 어레이의 중심에서 4백만 감마 피트만큼 떨어진 곳에 위치해 있다. 최적의 다이폴(13)은 어레이에 의해 커버된 영역 내에서 10피트 이격된 900그리드 포인트의 각각에서 수학식 14를 사용해서 추정된다. 이때 각 가정된 다이폴(13)은 수학식 18을 사용해서 실제 센서 측정값과 상관되어, 이들 상관 계수들이 도면에 도시되었다. 0.5 감마 RMS의 노이즈가 10번의 샘플을 통해서 통합된 센서 측정값에 가산된다. 상관 계수는 실제 소스 위치에서는 0.96에서 피크값에 도달하면 모든 다른 위치에서는 급격히 떨어진다.
이상, 자기 다이폴을 로컬라이즈 하기 위해 자기계 데이타를 공간 처리하고 자기 다이폴과 관련된 궤적 데이타를 출력하는 방법 및 장치를 개시하였다. 개시된 실시예는 본 발명의 원리의 응용을 나타내는 많은 특정한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에 숙련된 자는 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 여러 가지 변형 구성이 용이하게 고안될 수 있음을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 공간적으로 분포된 자기 센서의 어레이를 사용해서 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징 하는 방법에 있어서, a) 다수의 자기 센서들을 사용해서 자기 다이폴의 실제 자계 측정값의 세트를 수집하는 단계, b) 상기 센서들의 어레이에 대한 상기 자기 다이폴의 가정된 위치(hypthesized locations)에 대응하는 위치 메트릭스를 저장하는 단계, c) 상기 실제 자계 측정값과 최적의 방위(orientation) 및 크기를 갖는 다이폴에 의하여 발생하는 자계 측정값 사이의 제곱 오차의 합(sum of squared errors)을 최소화시키는 가장 작은 최소 자승 추정치(minimum least square setimate)을 발생시키는 전자기 모멘트 수식(elelctromagnetic moment equation)을 사용하여 상기 자계 측정값으로부터 상기 다이폴의 방위 및 크기를 추정하는 단계,
    d) 상기 최적의 방위 및 크기를 갖는 상기 다이폴에 의하여 상기 센서에서 발생할 예상 자계 측정값을 계산하는 단계,
    e) 상기 실제 자계 측정값과 상기 예상 자계 측정값을 비교하는 단계, 및
    f) 상기 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하기 위하여, 상기 단계 b) 내지 단계 e)를 상기 자기 센서의 어레이의 검출 범위 내의 모든 가정된 위치에 대하여 반복하는 단계를 포함하는 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 데이터를 표시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 b) 내지 단계 e)를 상기 자기 센서의 어레이의 검출 범위 내의 모든 가정된 위치에 대하여 반복하는 상기 단계는, 상기 추정된 자계값에 상기 측정된 자계값을 곱해서 상기 센서의 어레이에 대해서 그 결과값을 가산함으로써, 상기 센서의 어레이에 대해서 상기 측정된 자계값과 상기 추정된 자계값 각각과의 상관을 구하는(correlating) 단계, 및 상기 결과로서 얻어진 상관값들 중 하나가 다른 상관값보다 상당히 큰 값을 가지며 미리 정해진 임계값보다 크면, 상기 보다 큰 상관값이 얻어지는 상기 계산된 값들에 대응하는 위치를 검출하였음을 선언(declaring)하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위치 데이터를 표시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 공간적으로 분포된 자기 센서의 어레이를 사용해서 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하는 방법에 있어서,
    a) 다수의 자기 센서를 사용하여 자기 다이폴의 실제 자계 측정값의 세트를 수집하는 단계,
    b) 미리 정해진 필터를 사용하여 상기 실제 자계 측정값을 필터링하는 단계,
    c) 상기 센서의 어레이에 대한 상기 자기 다이폴의 가정된 위치에 대응하는 위치 메트릭스를 저장하는 단계,
    d) 상기 실제 자계 측정값과 최적의 방위(orientation) 및 크기를 갖는 다이폴에 의하여 발생하는 자계 측정값 사이의 제곱 오차의 합(sum of squared errors)을 최소화시키는 가장 작은 최소 자승 추정치(minimum least square setimate)을 발생시키는 전자기 모멘트 수식(elelctromagnetic moment equation)을 사용하여 상기 자계 측정값으로부터 상기 다이폴의 방위 및 크기를 추정하는 단계,
    e) 상기 최적의 방위 및 크기를 갖는 상기 다이폴에 의하여 상기 센서에서 발생할 예상 자계 측정값을 계산하는 단계,
    f) 상기 미리 정해진 필터를 사용하여 상기 예상 자계 측정값을 필터링하는 단계와,
    g) 상기 실제 자계 측정값과 상기 예상 자계 측정값을 비교하는 단계, 및
    h) 상기 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하기 위하여, 상기 단계 c) 내지 단계 g)를 상기 자기 센서의 어레이의 검출 범위 내의 모든 가정된 위치에 대하여 반복하는 단계를 포함하는 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위치 데이타를 표시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하는 장치에 있어서, 자기 센서의 어레이, 상기 자기 센서의 어레이에 결합되며, 상기 센서의 어레이에 대한 상기 자기 다이폴의 가정된 위치에 대응하는 위치 메트릭스를 저장하고, 상기 실제 자계 측정값과 최적의 방위 및 크기를 갖는 다이폴에 의하여 발생하는 자계 측정값 사이의 제곱 오차의 합을 최소화시키는 가장 작은 최소 자승 추정치를 발생시키는 전자기 모멘트 수식을 사용하여 자계 측정값으로부터 상기 다수의 가정된 위치에서의 상기 다이폴의 방위 및 크기를 포함하는 자계값을 추정하며, 검출하고자 하는 상기 다이폴에 존재에 의하여 각각의 센서에서 측정되는 자계를 나타내는 자계 신호를 수집하며, 상기 측정된 자계 신호를 시간적 공간적으로 필터링하여 각각의 센서에서 측정된 자계의 공간적 시간적 편차(variations)를 제거하며, 상기 추정된 자계값에 상기 측정된 자계값을 곱해서 상기 센서의 어레이에 대해서 그 결과값을 가산함으로써 상기 측정된 자계값과 상기 추정된 자계값 각각과의 상관을 구하며, 상기 상관값들 중 하나가 다른 상관값보다도 상당히 큰 값을 가지며 미리 결정된 임계값보다 크며 상기 상당히 큰 값에서 생성된 측정된 자계 신호에 의하여 표시되는 위치가 상기 다이폴의 궤적의 위치와 일치하면 상기 다이폴의 위치를 식별하는 처리 수단, 및 상기 식별된 다이폴의 위치를 표시하는 표시 수단을 포함하는 자기 다이폴을 검출하고 로컬라이징하는 장치.
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