一直以來,導(dǎo)航技術(shù)在各領(lǐng)域均展現(xiàn)出重要的作用。慣導(dǎo)系統(tǒng)因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)成為潛艇的主要導(dǎo)航設(shè)備,但慣性器件、微傳感器存在誤差與漂移,慣導(dǎo)定位誤差隨時(shí)間積累,需定期誤差校正。近年來,光學(xué)原子磁力儀廣泛應(yīng)用到航空磁測領(lǐng)域,應(yīng)用光學(xué)原子磁力儀可獲取高精度的地磁數(shù)據(jù),使得地磁輔助導(dǎo)航能夠提供高精度的導(dǎo)航信息校正源;慣性/地磁組合導(dǎo)航為潛艇提供了精準(zhǔn)的導(dǎo)航信息。實(shí)現(xiàn)水下地磁導(dǎo)航技術(shù)的關(guān)鍵問題之一為建立高精度、高分辨率的水下地磁數(shù)據(jù)庫,而目前地磁數(shù)據(jù)庫的建立最直接、最有效的方法為位場延拓技術(shù)。為達(dá)到建立高精度、高效率的地磁數(shù)據(jù)庫的要求,本文對位場延拓技術(shù)展開研究。針對地磁位場向下延拓的延拓深度小、穩(wěn)定性差等問題,論文研究了大范圍、快速、穩(wěn)定的位場向下延拓算法。本論文所做主要工作為磁異常數(shù)據(jù)向下延拓迭代算法的改進(jìn)研究。在磁異常數(shù)據(jù)延拓處理中,快速傅里葉變換在頻率域處理數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)邊界效應(yīng);以迭代法為例,研究了邊界效應(yīng)的原因及提出區(qū)域遞進(jìn)擴(kuò)邊方法,以便在數(shù)據(jù)處理過程中去除邊界效應(yīng)的影響。利用理論模型和實(shí)測數(shù)據(jù)對不同擴(kuò)邊方法擴(kuò)邊后的磁異常數(shù)據(jù)通過迭代法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,實(shí)驗(yàn)表明通過“擴(kuò)邊-處理-縮邊”后的磁異常數(shù)據(jù)延拓具有更高的延拓精度。同時(shí),本文還研究了磁異常向下延拓的廣義逆算法,該方法的延拓算子與Tikhonov正則化算子的數(shù)學(xué)表達(dá)式一致。波數(shù)域廣義逆算子中的阻尼因子大小以往均根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出,而本文根據(jù)正則理論,利用L-曲線法選取最優(yōu)阻尼因子參數(shù),最后利用理論模型數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)分別對該方法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法具有更高的延拓精度。最后,本論文將迭代法與位場向下延拓廣義逆算法相結(jié)合,在迭代法向下投影的步驟,使用了波數(shù)域廣義逆算子進(jìn)行向下延拓,構(gòu)成補(bǔ)償向下延拓方法,將補(bǔ)償向下延拓的波數(shù)域延拓因子的遞推形式改變?yōu)殛P(guān)于阻尼因子、延拓深度、補(bǔ)償次數(shù)的一步補(bǔ)償算子。理論推導(dǎo)出一步補(bǔ)償算子的濾波因子,并討論了該濾波因子的頻率特性;最后,對一步補(bǔ)償算子的收斂性以及正則性進(jìn)行分析,證明了一步補(bǔ)償算法為一種正則化算法。理論模型數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)分別驗(yàn)證對比廣義逆算法、迭代補(bǔ)償算法、一步補(bǔ)償算法三種延拓算法,驗(yàn)證了一步補(bǔ)償算法比其他兩種算法具有更好的穩(wěn)定性以及更高的計(jì)算效率。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：U666.1;U674.76
【部分圖文】：

2 章 磁異常數(shù)據(jù)延拓的基本原理量場，是時(shí)間與空間的函數(shù)。地磁導(dǎo)航不接收、、自主性、全天時(shí)的特點(diǎn)，屬于無源導(dǎo)航[49]。水地磁數(shù)據(jù)，通過水下航行器測量水下位置的磁前是不可取的；目前有效的辦法是利用航行器測技術(shù)對海面上的磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行向下延拓。水下成、特征等基本理論知識(shí)以及位場延拓技術(shù)的基的形式存在，近地空間每點(diǎn)的總強(qiáng)度矢量 T 均可

9圖 2.2 T 與aT 、0T 關(guān)系圖正常場矢量0T 之間的夾角，量的關(guān)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 同時(shí)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 磁異常數(shù)據(jù)延拓的基本原理發(fā)散性，對任何波數(shù)的噪聲具有發(fā)散作用，隨著波數(shù) u, v的增大，高波數(shù)區(qū)域內(nèi)微弱的噪聲都會(huì)被無限放大，導(dǎo)致磁異常信號(hào)被淹沒，因此磁異常向下延拓具有不穩(wěn)定性。為直觀察磁異常波數(shù)域向上延拓與向下延拓因子的頻率特性，其頻率特性如圖 2.4所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬濤;陳龍偉;吳美平;胡小平;;基于L曲線法的位場向下延拓正則化參數(shù)選擇[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2013年05期

2 張志厚;徐世浙;余海龍;吳樂園;;位場向下延拓的迭代法的擴(kuò)邊方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年05期

3 高玉文;駱遙;文武;;補(bǔ)償向下延拓方法研究及應(yīng)用[J];地球物理學(xué)報(bào);2012年08期

4 曾小牛;李夕海;劉代志;韓紹卿;;積分迭代法的正則性分析及其最優(yōu)步長的選擇[J];地球物理學(xué)報(bào);2011年11期

5 陳龍偉;徐世浙;胡小平;吳美平;張輝;;位場向下延拓的迭代最小二乘法[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2011年03期

6 魏雅利;駱遙;;基于Hartley變換的剖面位場轉(zhuǎn)換[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2010年06期

7 陳國雄;劉天佑;馮杰;;考慮日變影響的小尺度地磁無源導(dǎo)航方法[J];物探與化探;2010年05期

8 劉東甲;洪天求;賈志海;李建設(shè);陸三明;孫曉峰;徐世浙;;位場向下延拓的波數(shù)域迭代法及其收斂性[J];地球物理學(xué)報(bào);2009年06期

9 郝燕玲;趙亞鳳;胡峻峰;;地磁匹配用于水下載體導(dǎo)航的初步分析[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2008年02期

10 陳龍偉;張輝;鄭志強(qiáng);吳美平;;水下地磁輔助導(dǎo)航中地磁場延拓方法[J];中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2007年06期

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1 馬濤;地磁異常數(shù)據(jù)向下延拓算法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 王輝登;基于振鈴抑制的運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原方法研究[D];南京理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2842091