[发明专利]基于前馈网络的无人机航磁全轴梯度磁干扰补偿的方法

权利要求书

1.一种基于前馈网络的无人机航磁全轴梯度磁干扰补偿的方法，包括：

对标定飞行数据进行小波变换和归一化的预处理操作，获得归一化的前馈网络输入向量；

将归一化的前馈网络输入向量送入建立好的前馈网络进行训练，采用正则化的代价函数，利用误差后向传播算法迭代求解稳定的前馈网络参数，迭代直至收敛，将最终收敛的网络作为补偿网络；

对勘探飞行数据进行小波变换和归一化的预处理操作，获得作为输入向量的勘探飞行数据；以及

将作为输入向量的勘探飞行数据送入补偿网络进行计算，并将补偿网络的输出数据做反归一化操作，获得飞机干扰磁场的估计，从勘探飞行光泵磁力仪获取的数据中减去飞机干扰磁场的估计即可获得磁干扰补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述代价函数表达式如下：

其中，G_H(n)为光泵磁力仪输出数据的离散样本点，为前馈网络的预测输出值，n为离散样本点的个数，w_i，i+1表示第i层和第i+1层之间的权函数，β为正则化系数，用来控制正则化因子的量级，使正则化因子和偏差项处于同一量级。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前馈网络进行训练的运行过程对应的表达式为：

O₁＝f(W₁₂X)；O₂＝f(W₂₃(O₁；b₁))；y＝W₃₄(O₂；b₂)

X为输入向量，W₁₂为连接矩阵，W₂₃为连接矩阵，W₃₄为连接向量，O₁，O₂为列向量，(O₁；b₁)和(O₂；b₂)均为列向量；

所述表达式对应如下过程：输入向量X进入网络，到达输入层，经过层间连接矩阵W₁₂作用，进入隐层1，并在隐层1受激活函数作用后输出O₁，隐层1的输出和该层中的偏置节点b₁经过层间连接矩阵W₂₃作用，进入隐层2，并在隐层2受激活函数作用后输出O₂，该输出和该层偏置节点b₂经过层间连接向量W₃₄作用输出，形成网络预测的干扰磁场y。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述激活函数采用ReLU函数、sigmoid函数、tanh函数或softplus函数。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述X为(18×1)的输入向量，W₁₂为(1024×18)的连接矩阵，W₂₃为(1024×1025)的连接矩阵，W₃₄为(1×1025)的连接向量，O₁，O₂为(1024×1)的列向量，(O₁；b₁)和(O₂；b₂)均为(1025×1)的列向量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述对标定飞行数据进行小波变换和归一化的预处理操作，包括：

通过小波变换处理高频电磁噪声，保留位于同一频带的飞机磁干扰和地质磁异常信号，然后将三轴磁力仪和光泵磁力仪的输出数据作为前馈网络的输入向量，并进行归一化处理；

所述对勘探飞行数据进行小波变换和归一化的预处理操作，包括：

通过小波变换去除信号中高频噪声和直升机旋翼混叠频率，并对三轴磁力仪和光泵磁力仪的数据执行归一化操作。