航空地磁探测中地磁矢量测量误差补偿算法研究

论文摘要

获取准确的地磁矢量值对空间地磁导航有着重要的意义。但在航空测磁中,平稳飞行的飞机姿态角仍会在±10度的范围内发生变化,从而导致地磁矢量测量误差。因此,本文设计了三种补偿算法对地磁矢量的测量进行补偿。分析了误差来源,描述了传感器内禀误差和飞机平台磁干扰的产生原理,构建了对应的误差补偿模型。针对实际应用时校正和补偿难以分开进行的问题,建立了一种综合干扰场补偿模型,实现了传感器内禀误差和机体干扰磁场的同时补偿。基于传统的T-L线性模型,研究和设计了基于总场约束和基于三分量约束两种分量补偿算法。因矩阵存在奇异性,导致在使用最小二乘估计求解补偿参数时,会造成参数的不稳定,采用了基于L曲线求解岭参数的岭回归估计算法来求解补偿系数。仿真实验表明,基于总场约束的补偿算法对总场的补偿有效但对三分量的补偿效果不明显,而基于三分量约束的补偿算法对总量和分量都能起到补偿效果。研究和设计了一种基于BP神经网络的非线性补偿算法。将磁通门三分量测量值和姿态角作为输入,IGRF模型下标准地磁三分量值作输出。针对BP网络初始权值随机、易陷入局部最优的问题,引入了遗传算法对网络进行优化。利用网络对飞行实测数据进行补偿,补偿后三轴的误差分别在4nT、10nT、25nT以内。设计了地面预实验平台和用于低空地磁探测的飞行测试平台。用本文设计的补偿算法对实验数据进行补偿。补偿前后的对比结果表明,该补偿算法能够显著改善地磁矢量测量误差,验证了补偿算法的有效性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 胡浪

导师: 杨晓非

关键词: 航磁补偿,岭回归估计,地磁三分量,神经网络,遗传算法

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 华中科技大学

分类号: P318.63

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001316

总页数: 79

文件大小: 3047K

下载量: 100

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