航空磁異常探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、地球是一個(gè)巨大的磁性橢球體，產(chǎn)生了20000nT～50000nT左右的穩(wěn)定磁場(chǎng)，一般稱之為地磁場(chǎng)。存在地磁場(chǎng)環(huán)境中的磁性物體會(huì)引起其周圍地磁場(chǎng)的微弱異常變化，通過(guò)磁異常信號(hào)可以反演出磁性物體的位置信息。利用該原理，航空磁異常檢測(cè)技術(shù)將磁力儀設(shè)備裝載于飛機(jī)上，通過(guò)處理磁力儀測(cè)量到的數(shù)據(jù)，將磁性目標(biāo)產(chǎn)生的異常信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，并定位出目標(biāo)的位置。磁異常探測(cè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于物探、地磁導(dǎo)航等諸多領(lǐng)域，并已得到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。
　　由于目

2、標(biāo)信號(hào)淹沒(méi)在大量的干擾和噪聲中，因此不能直接利用磁異常檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，而是需要先盡可能地抑制這些干擾和噪聲，提高信噪比。由此，航空磁異常檢測(cè)主要包括了兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)：航磁補(bǔ)償技術(shù)和磁異常信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。其中，航磁補(bǔ)償技術(shù)研究基礎(chǔ)是TOLLES-LAWSON方程，該方程存在的地磁恒定假設(shè)會(huì)影響補(bǔ)償精度，隨著磁力儀探測(cè)模式的發(fā)展以及精度的提高，需要對(duì)該假設(shè)重新進(jìn)行審視和改進(jìn)，以得到更高精度的補(bǔ)償結(jié)果。此外，基于經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)正交基函數(shù)(OBF

3、)的磁異信號(hào)檢測(cè)算法只在高斯白噪聲背景下才能得到最優(yōu)結(jié)果，然而檢測(cè)背景噪聲非高斯，因此需要對(duì)非高斯噪聲下OBF算法進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。
　　本文主要的創(chuàng)新性研究工作主要圍繞航磁補(bǔ)償和磁異常信號(hào)檢測(cè)：
　　首先，對(duì)航磁補(bǔ)償技術(shù)中可能存在的誤差處分別進(jìn)行了數(shù)值仿真，得出了誤差主要來(lái)源于兩個(gè)部分，一是儀器設(shè)備的誤差以及飛機(jī)操作等，二是模型中存在的不合理假設(shè)，主要是地磁恒定假設(shè)。針對(duì)該假設(shè)提出了基于預(yù)測(cè)的地磁處理方法。
　　接著，利

4、用卡爾曼濾波器來(lái)預(yù)測(cè)地磁場(chǎng)。通過(guò)分析航空背景下的地磁場(chǎng)變化規(guī)律，利用線性變化假設(shè)以及時(shí)間序列分析的思想分別建立系統(tǒng)狀態(tài)方程，根據(jù)經(jīng)典T-L方程建立量測(cè)方程，進(jìn)而可以從總場(chǎng)數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)出較真實(shí)的地磁場(chǎng)。對(duì)兩種不同卡爾曼濾波預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了驗(yàn)證，在不影響現(xiàn)有磁補(bǔ)償算法求解流程的前提下，均能有效提高補(bǔ)償精度。
　　最后，對(duì)經(jīng)典OBF算法進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)，然后針對(duì)OBF虛警率較高的情況，提出基于窄帶濾波器的檢測(cè)模型，經(jīng)過(guò)窄帶濾波器的校正，降低了