一种航空地磁总场测量软补偿技术研究

发布时间：2017-05-14 15:07

  本文关键词：一种航空地磁总场测量软补偿技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地磁场是地球内部的自然磁性现象,蕴含着丰富的地球物理信息,具有全地域、低辐射、精度高等特点。近年来,随着国家对深部资源探测的紧迫需要和科技的飞速发展,航空磁性探测已经在定位导航、地质勘查和气象灾害预测方面发挥着重要的作用。航空磁性测量简称航磁测量,在待测量的区域按照设定路线进行地磁场梯度和强度的测量。由于航空磁测不受丛林、峡谷、沙漠无人区等环境因素的限制,成为近年来获取地质信息的重要手段。由于飞机的金属材料构成,机体包含了大量的硬铁和软铁材料,在测量飞行中产生大量的飞机干扰磁场。为了使航空磁测数据的精度得到保证,航磁数据必须得到补偿。本文首先研究了航空地磁总场干扰磁场的补偿原理,根据经典TOLLES-LAWSON公式对飞机干扰磁场的形成原因和组成进行了研究,并利用MATLAB对干扰磁场建模分析;然后,在仿真实验中,利用已建立的飞机干扰磁场模型,通过预置补偿系数的方法仿真产生飞机干扰磁场,使用传统算法(最小二乘估计)求解补偿系数,通过分析求解结果与真值的巨大差异,得出复共线性对模型求解产生影响的结论;同时,通过阅读相关文献,对模型中复共线性的形成原理和解决方法进行了研究,针对复共线性提出了基于EIV(Errors-In-Variables)模型修正法的补偿系数求解方法。其次,介绍了EIV模型修正法的基本原理,详细说明了算法的具体流程,并使用EIV模型修正法求解仿真信号的补偿系数,通过对比两种算法均方误差的大小来评价EIV模型修正法的有效性。最后,利用研究团队在北京郊区的实验数据,在补偿飞行中,分别使用最小二乘估计和EIV模型修正法,利用已知地磁数据和姿态角计算出该飞行器的补偿系数,通过与当地实际地磁场的对比验证了EIV模型修正法的优势,在测线飞行中,利用补偿飞行时计算得到的补偿系数,对未知空域的航磁数据进行补偿,验证了算法的实际应用能力,为航磁补偿提供了新思路,对航磁补偿精度的提高和航磁测量的发展有一定的意义。
【关键词】：航磁总场测量 软补偿 复共线性 EIV
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P318.63;P631.222
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 研究历史及现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 研究内容及结构12-13
• 参考文献13-14
• 第2章 航空磁测干扰磁场补偿原理14-23
• 2.1 飞行器材料及导磁性14-15
• 2.1.1 飞行器材料背景知识14
• 2.1.2 飞行器的导磁性14-15
• 2.2 飞行器干扰磁场15-21
• 2.2.1 机载设备干扰磁场15-16
• 2.2.2 TOLLES-LAWSON模型干扰磁场16-21
• 2.3 航磁干扰补偿原理21
• 2.4 本章小结21-22
• 参考文献22-23
• 第3章 航空磁测软补偿技术研究23-36
• 3.1 补偿方案23-25
• 3.1.1 硬补偿23-24
• 3.1.2 软补偿24-25
• 3.2 软补偿数据处理25-29
• 3.2.1 数据处理软件简介25
• 3.2.2 地磁总场数据预处理25-28
• 3.2.3 方向余弦的计算28-29
• 3.2.4 方向余弦导数的计算29
• 3.3 最小二乘估计补偿系数29-33
• 3.3.1 最小二乘估计29-30
• 3.3.2 飞机干扰磁场信号仿真30-31
• 3.3.3 求解补偿系数31-33
• 3.4 复共线性的影响33
• 3.5 本章小结33-34
• 参考文献34-36
• 第4章 EIV模型修正与仿真实验36-42
• 4.1 EIV（Errors-In-Variables）模型修正原理36-38
• 4.2 例子验证38-40
• 4.2.1 最小二乘求解38-39
• 4.2.2 EIV模型求解39-40
• 4.3 仿真信号验证算法有效性40-41
• 4.4 本章小结41
• 参考文献41-42
• 第5章 航磁补偿实验及结果分析42-56
• 5.1 航磁测量系统42-47
• 5.1.1 实验飞行器42-43
• 5.1.2 光泵磁力仪43-45
• 5.1.3 惯性导航系统45-47
• 5.2 补偿飞行实验47-52
• 5.2.1 补偿飞行实验原理47-49
• 5.2.2 求解补偿系数49-52
• 5.3 测线飞行52-54
• 5.3.1 测线飞行实验原理52-53
• 5.3.2 测线飞行数据补偿53-54
• 5.4 本章小结54
• 参考文献54-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果61-62
• 致谢62

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