航空磁異常探測關鍵技術研究.pdf

1、地球是一個巨大的磁性橢球體，產(chǎn)生了20000nT～50000nT左右的穩(wěn)定磁場，一般稱之為地磁場。存在地磁場環(huán)境中的磁性物體會引起其周圍地磁場的微弱異常變化，通過磁異常信號可以反演出磁性物體的位置信息。利用該原理，航空磁異常檢測技術將磁力儀設備裝載于飛機上，通過處理磁力儀測量到的數(shù)據(jù)，將磁性目標產(chǎn)生的異常信號檢測出來，并定位出目標的位置。磁異常探測技術已廣泛應用于物探、地磁導航等諸多領域，并已得到越來越多的關注和重視。
　　由于目

2、標信號淹沒在大量的干擾和噪聲中，因此不能直接利用磁異常檢測技術來檢測目標，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，航空磁異常檢測主要包括了兩個主要關鍵技術：航磁補償技術和磁異常信號檢測技術。其中，航磁補償技術研究基礎是TOLLES-LAWSON方程，該方程存在的地磁恒定假設會影響補償精度，隨著磁力儀探測模式的發(fā)展以及精度的提高，需要對該假設重新進行審視和改進，以得到更高精度的補償結(jié)果。此外，基于經(jīng)典標準正交基函數(shù)(OBF

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

4、用卡爾曼濾波器來預測地磁場。通過分析航空背景下的地磁場變化規(guī)律，利用線性變化假設以及時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方程建立量測方程，進而可以從總場數(shù)據(jù)中預測出較真實的地磁場。對兩種不同卡爾曼濾波預測方法進行了驗證，在不影響現(xiàn)有磁補償算法求解流程的前提下，均能有效提高補償精度。
　　最后，對經(jīng)典OBF算法進行簡單的改進，然后針對OBF虛警率較高的情況，提出基于窄帶濾波器的檢測模型，經(jīng)過窄帶濾波器的校正，降低了