磁异常数据向下延拓迭代算法的改进研究

发布时间：2020-10-15 11:05

　　 一直以来,导航技术在各领域均展现出重要的作用。惯导系统因其独特的优点成为潜艇的主要导航设备,但惯性器件、微传感器存在误差与漂移,惯导定位误差随时间积累,需定期误差校正。近年来,光学原子磁力仪广泛应用到航空磁测领域,应用光学原子磁力仪可获取高精度的地磁数据,使得地磁辅助导航能够提供高精度的导航信息校正源;惯性/地磁组合导航为潜艇提供了精准的导航信息。实现水下地磁导航技术的关键问题之一为建立高精度、高分辨率的水下地磁数据库,而目前地磁数据库的建立最直接、最有效的方法为位场延拓技术。为达到建立高精度、高效率的地磁数据库的要求,本文对位场延拓技术展开研究。针对地磁位场向下延拓的延拓深度小、稳定性差等问题,论文研究了大范围、快速、稳定的位场向下延拓算法。本论文所做主要工作为磁异常数据向下延拓迭代算法的改进研究。在磁异常数据延拓处理中,快速傅里叶变换在频率域处理数据时会出现边界效应;以迭代法为例,研究了边界效应的原因及提出区域递进扩边方法,以便在数据处理过程中去除边界效应的影响。利用理论模型和实测数据对不同扩边方法扩边后的磁异常数据通过迭代法进行实验对比,实验表明通过“扩边-处理-缩边”后的磁异常数据延拓具有更高的延拓精度。同时,本文还研究了磁异常向下延拓的广义逆算法,该方法的延拓算子与Tikhonov正则化算子的数学表达式一致。波数域广义逆算子中的阻尼因子大小以往均根据经验给出,而本文根据正则理论,利用L-曲线法选取最优阻尼因子参数,最后利用理论模型数据和实测数据分别对该方法进行了验证,结果表明该方法具有更高的延拓精度。最后,本论文将迭代法与位场向下延拓广义逆算法相结合,在迭代法向下投影的步骤,使用了波数域广义逆算子进行向下延拓,构成补偿向下延拓方法,将补偿向下延拓的波数域延拓因子的递推形式改变为关于阻尼因子、延拓深度、补偿次数的一步补偿算子。理论推导出一步补偿算子的滤波因子,并讨论了该滤波因子的频率特性;最后,对一步补偿算子的收敛性以及正则性进行分析,证明了一步补偿算法为一种正则化算法。理论模型数据与实测数据分别验证对比广义逆算法、迭代补偿算法、一步补偿算法三种延拓算法,验证了一步补偿算法比其他两种算法具有更好的稳定性以及更高的计算效率。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：U666.1;U674.76
【部分图文】：

2 章 磁异常数据延拓的基本原理量场，是时间与空间的函数。地磁导航不接收、、自主性、全天时的特点，属于无源导航[49]。水地磁数据，通过水下航行器测量水下位置的磁前是不可取的；目前有效的办法是利用航行器测技术对海面上的磁场数据进行向下延拓。水下成、特征等基本理论知识以及位场延拓技术的基的形式存在，近地空间每点的总强度矢量 T 均可

9图 2.2 T 与aT 、0T 关系图正常场矢量0T 之间的夹角，量的关系可由余弦定理描述2 20 0 2 cos a aT T T T T 式(2-8)。2 20 0 0 2 coa a T T T T T 同时取平方然后除以20T 可2 20 0 02 2 a a TT TT T T0T 且a T T，因此上式(2- cosaT T θ

第 2 章 磁异常数据延拓的基本原理发散性，对任何波数的噪声具有发散作用，随着波数 u, v的增大，高波数区域内微弱的噪声都会被无限放大，导致磁异常信号被淹没，因此磁异常向下延拓具有不稳定性。为直观察磁异常波数域向上延拓与向下延拓因子的频率特性，其频率特性如图 2.4所示。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2842091