航空重力测量数据滤波方法研究

发布时间：2020-05-05 11:40

【摘要】：重力场信息在资源勘探、军事应用等各方面都发挥着极为关键的作用,航空重力测量也是目前使用最为广泛的测量方法,但在航空重力测量的过程中,由于载体飞机机身的震动以及由外界环境引起的强动态性的影响,航空重力测量数据中难以避免的混入了大量的噪声,如何有效去除数据噪声对于航空重力测量来说是非常重要的。本论文的主要研究内容和研究成果如下:1、采用频域滤波方法对航空重力测量数据进行滤波,设计了适用于航空重力测量的FIR低通滤波器。2、根据FIR低通滤波器在处理航空重力测量数据中所存在的不足,提出级联滤波方法,该滤波方法在FIR低通滤波的基础上引入了卡尔曼滤波方法。通过对多条实测数据处理结果的分析,在分辨率相同的情况下,卡尔曼滤波加160秒低通滤波的内符合精度比单纯160秒低通滤波的内符合精度提高了0.25mGal,并且由卡尔曼滤波加上160秒FIR低通滤波得到的内符合精度与单纯使用200秒FIR低通滤波后的内符合精度接近,滤波效果令人满意。3、由于测量数据极易受到飞机动态性的影响,如飞行高度变化和飞行姿态变化等,航空重力测量数据的质量会随着飞机动态运动增强而降低,针对飞机飞行高度剧烈变化引起的测量误差,提出了基于经验模态分解的动态误差分离方法,通过相关性分析确定分离依据。通过对数据的处理与分析,得到了很好的处理结果。
【图文】：

重力仪,空重,动态

斯、加拿大、德国等。根据测量平台分类，基本可分为以下 3 种系统：1、双轴稳定平台式航空重力测量系统[13]此类系统是最早研究出的航空重力测量系统，它通过物理方式使传感器水平，由两个重要部分组成，其中一部分是重力仪，主要用于获得正常度与载机飞行时运动加速度的总和；另一部分是 GPS，主要用于确定载飞行时的运动加速度；重力加速度则由两者之间的差值来确定。虽然该量过程中始终保持水平状态，但却无法完全消除水平运动对重力仪的影类测量系统以美国 LaCoste & Romberg 研发的 LCR 重力仪、美国 zero-g 研发的 ZLS 动态重力仪、德国 Bodensee 研发的 KSS 型重力仪以及俄研发的 Chekan-AM 重力仪为主要代表，如图 1.1、图 1.2。LCR 重力仪为成功的稳定平台式重力仪，在该领域有着里程碑式的意义。随后经过多新，该公司生产了 Air-Sea Gravity System ⅡTM型海洋/航空重力仪，该重作范围可延伸至南北两极，，系统更可靠，测量精度也更高，该系统在静所测得的数据的重复性精度达到了 0.05mGal，动态时测得数据的重复性25mGal。

重力仪

（a）（b）图 1.2 KSS 型重力仪（a）和 Chekan-AM 重力仪（b）惯性稳定平台式航空重力测量系统九十年代开始，俄罗斯和加拿大的多个研究机构分别究。加拿大 SGL（Sander Geophysics Ltd.）公司也研制力仪内部装有三个加速度计和两个陀螺仪，其中，加速度计，陀螺仪都使用的二自由度挠性陀螺，除此之系统，为减少系统由于温度变化而对测量过程产生的差越大，载体飞机对重力仪的影响越大，该重力仪的使得重力仪的精度受到飞机动态影响非常小，因此，该飞行状态下进行测量。俄罗斯研制的 GT 系列重力仪中装有三个加速度计和三个陀螺仪，也带有温控系统mGal，分辨率为 1.5km-2.75km。以上两种重力仪如图
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.125

【参考文献】