[发明专利]一种航磁补偿负面效应综合抑制方法

说明书

本发明提供一种航磁补偿负面效应综合抑制方法，包括：基于航空磁测数据建立航磁补偿模型，并利用最小二乘法得到航磁补偿系数的估计值；使用鲁棒回归将航磁正常数据和异常数据分别赋予不同的权重，获得补偿系数的鲁棒估计值；将补偿系数的鲁棒估计值代入航磁补偿模型，计算磁干扰的鲁棒估计值，再将它应用于岭回归补偿系数表达式中；确定鲁棒‑岭参数的取值，得到最终的补偿系数，以此进行航磁补偿。本发明将岭回归与鲁棒回归结合，同时对多重共线性和异常值带来的负面效应进行抑制，从而提高特殊航磁任务下补偿算法的精度和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及航空磁测领域，具体涉及一种航磁补偿负面效应综合抑制方法。

背景技术

航空磁测已经广泛用于地质勘探、军事探测等领域。在航空磁测的过程中，针对主要由飞机机动引起的磁干扰进行有效补偿是获取获取高质量航空磁测数据的关键。

在航磁测量系统中，光泵磁传感器和三轴磁通门磁传感器分别被用于采集地磁总场和飞机姿态数据。典型的航磁补偿算法基于Tolles-Lawson模型，对采集到的数据进行高通滤波，然后通过最小二乘法求解磁干扰系数，从而实现航磁补偿。在实际作业中，基于Tolles-Lawson模型的补偿方法主要面临着多重共线性和异常值等负面效应导致的系数估计精度和鲁棒性的下降问题。在一些特殊航空磁测任务(如海洋工程勘探、军事勘探)中，不可避免的恶劣天气容易造成飞机姿态的变化幅度更大，且更快，此外，即便采取了一些抑制手段，但大幅度的飞机姿态仍有可能使光泵传感器接近或进入死区。这些因素将会导致多重共线性和异常值等负面效应被放大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种航磁补偿负面效应综合抑制方法，包括以下步骤：

S1、基于航空磁测数据建立航磁补偿模型，利用最小二乘法得到航磁补偿系数的初始值；

S2、使用鲁棒回归将航磁正常数据和异常数据分别赋予不同的权重，获得补偿系数的鲁棒估计值；

S3、将补偿系数的鲁棒估计值代入所述航磁补偿模型，计算磁干扰的鲁棒估计值，再将它应用于岭回归补偿系数表达式中；

S4、确定鲁棒-岭参数k*的估计值取值，得到最终的补偿系数，以此进行航磁补偿。

进一步地，所述步骤S1具体为：

所述建立航磁补偿模型具体为：

根据Tolles-Lawson模型，与飞机机动相关的航磁干扰H包含三类干扰磁场，其表达式为：

H＝H_P+H_I+H_E (1)

式(1)中，H_P为恒定干扰磁场，H_I为感应干扰磁场，H_E为涡流干扰磁场；

式(1)用线性矩阵形式可写为：

式(2)中，n为地磁总场测量数据的个数，t为补偿系数个数，表示航磁干扰的n×1维矩阵，为n×t维姿态信息矩阵，为t×1维补偿系数矩阵；

所述利用最小二乘法得到航磁补偿系数的估计值公式为：

进一步地，所述步骤S2具体为：

航磁补偿系数鲁棒估计值为：

式(4)中，W为权重矩阵，使用Tukey双权法求解，Tukey双权法的目标函数为其中，