[发明专利]磁补偿系数自适应优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种磁补偿系数自适应优化方法及系统，包括：建立航空磁探测系统的T‑L简化补偿模型；根据T‑L简化补偿模型和时变补偿模型参数的状态方程建立时变T‑L补偿模型；计算获取T‑L模型补偿参数初值；在时变T‑L补偿模型的基础上，结合时变T‑L补偿模型的观测方程、时变补偿模型参数的状态方程和T‑L模型补偿参数初值，采用卡尔曼滤波算法计算获取时变T‑L补偿模型参数；基于时变T‑L补偿模型参数，结合滤波误差、平飞姿态幅度和干扰场，计算获取时变T‑L补偿模型自适应优化参数，完成航空磁探测系统载体磁补偿系数的自适应优化。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中航空磁探测系统补偿性能低且磁补偿对机动参数的依赖性强的技术问题。

技术领域

本发明涉及地球空间物理科学和航空磁力探测技术领域，尤其涉及一种磁补偿系数自适应优化方法及系统。

背景技术

航空磁力勘探具有机动性好、效率高、安全性高等优点，在金属矿产资源勘探勘察，水下目标探测、地磁场建模与磁图绘制以及地质构造研究等领域具有重要而广泛的应用。直升机、固定翼等有人机与无人机等飞行平台是航空磁测过程中最常用的载体平台。在航磁测量过程中，由于飞行平台自身铁磁性材料及其航空电子单元等系统的电磁干扰都会对高精度磁力仪的探测产生影响，限制其探测性能，因此有效的补偿飞机的干扰磁场具有重要的意义。

目前国内外在航磁勘探领域主要使用的磁补偿设备，如RMS公司的AADC系列航磁数据收录与补偿系统，其载体补偿方法通常是将标量磁力仪和姿态传感器采集到的数据通过一个低通滤波器，滤除部分和飞机磁干扰不相关的噪声，其后通过最小二乘或者岭回归算法，计算磁补偿系数，进而达到评估与去除飞行平台干扰磁场的目的。现有补偿方法的改进与优化主要集中于模型改进与模型病态参数求解等方面，忽略了航空磁探测系统因不同飞行平台机动特性带来补偿参数误差增大、时变性等问题，影响了航空磁探测系统补偿性能的鲁棒性。因此，现有航空磁探测系统磁补偿模型在载体磁干扰补偿应用中因载体非刚性形变、磁力仪航向误差及时变磁干扰等因素影响下带来补偿系数计算误差或偏差，致使航空磁探测系统补偿性能下降以及航向依赖性等问题。

发明内容

本发明提供了一种磁补偿系数自适应优化方法及系统，能够解决现有技术中补偿系数计算误差或偏差，致使航空磁探测系统补偿性能下降以及航向依赖性等技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于航空磁探测系统载体磁补偿系数自适应优化方法，磁补偿系数自适应优化方法包括：利用地磁场矢量在载体机动过程的方向余弦和机动载体干扰磁场建立航空磁探测系统的T-L简化补偿模型；根据T-L简化补偿模型和时变补偿模型参数的状态方程建立时变T-L补偿模型；在T-L简化补偿模型的基础上结合机动飞行数据计算获取T-L模型补偿参数初值；在时变T-L补偿模型的基础上，结合时变T-L补偿模型的观测方程、时变补偿模型参数的状态方程和T-L模型补偿参数初值，采用卡尔曼滤波算法计算获取时变T-L补偿模型参数；基于时变T-L补偿模型参数，结合滤波误差、平飞姿态幅度和干扰场，计算获取时变T-L补偿模型自适应优化参数，完成航空磁探测系统载体磁补偿系数的自适应优化。

进一步地，时变T-L补偿模型自适应优化参数可根据其中，C_k＝[c₁(k),c₂(k),…,c₉(k)]^T，C_k为时变补偿模型第k个样本估计的时变补偿系数，H_d(k)为第k个样本点的飞机平台干扰磁场，σ为测量噪声的标准差估计值，N为设定航向测点样本数。

进一步地，时变T-L补偿模型参数可根据H_d(k)＝A(k)·C+w_k,k＝1,2,…,N，C_k＝[c₁(k),c₂(k),…,c₉(k)]^T计算获取，其中，A(k)为第k个样本点的飞机平台姿态信息矩阵，w_k为飞机平台外测量磁场噪声。