[发明专利]一种基于Liu估计的航磁补偿方法

说明书

本发明提供了一种基于Liu估计的航磁补偿方法，包括：首先通过飞机的校正飞行得到校正飞行数据；进而根据校正飞行数据计算得到校正飞行的姿态矩阵X；然后计算校正飞行的磁干扰系数β，进而得到飞机干扰磁场H_INF；再通过飞机的补偿飞行得到补偿飞行数据和补偿飞行的姿态矩阵A，进而根据补偿飞行的姿态矩阵A和磁干扰系数β，计算得到补偿飞行的磁干扰数据H_T；最后根据H_T和H_TOT，实现基于Liu估计的航磁补偿。本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案通过采用Liu估计方法选择最佳的修正因子，有效克服了航磁补偿模型中姿态矩阵列向量之间相关性使得最小二乘法逆矩阵求解不稳定而导致磁干扰系数严重偏离真实值的问题，提高了航磁补偿模型的稳定性。

技术领域

本发明涉及航磁补偿领域，尤其涉及一种基于Liu估计的航磁补偿方法。

背景技术

航空磁测作为一种重要的磁法勘探方法，具有安全、经济、高效、可靠等优点，在地球物理得到了广泛的应用。航空磁测是通过将高精度的磁力仪装载于飞机上，在飞行过程中对所经过的区域的总磁场进行测量。由于飞机上铁磁性物质的存在，飞行过程中的产生的恒定磁场、感应磁场和涡流磁场会对目标磁异常信号造成干扰，这在很大程度上限制了航空磁测的实际探测能力。因此，针对飞机本身的干扰场进行有效的磁补偿对于航空磁法勘探具有重要的意义。

目前航空磁力补偿仪的典范为加拿大RMS公司的AADC-II系列产品。其补偿算法基于传统的小信号模型，先对光泵磁力仪和磁通门磁力仪的数据进行高通滤波，而后通过最小二乘法求磁干扰系数，以实现航磁补偿。但在求解磁干扰系数过程中，由于模型方程的病态性，即姿态矩阵列向量具有相关性，导致矩阵求逆后所获得的磁干扰系数严重偏离真实值，影响航磁补偿质量。因此，需要提出一种能降低磁补偿模型病态性的方法，提升航磁补偿质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于Liu估计的航磁补偿方法；一种基于Liu估计的航磁补偿方法，主要包括以下步骤：

S101：通过飞机的校正飞行得到校正飞行数据；所述校正飞行数据包括：第一总磁场H_TOT和第一三分量磁场数据；其中，第一总磁场通过飞机自身的光泵传感器测得，第一三分量磁场数据通过飞机自身的磁通门传感器测得；

S102：对所述校正飞行数据中的第一总磁场H_TOT和第一三分量磁场数据分别进行高通滤波，得到滤波后的第一总磁场H和滤波后的第一三分量磁场数据；

S103：根据所述滤波后的第一三分量磁场数据，计算飞机各个方向的方向余弦常量、方向余弦小量及其导数，得到校正飞行的姿态矩阵X；

S104：对所述校正飞行的姿态矩阵X进行中心化，得到中心化后的校正飞行姿态矩阵并计算得到的所有特征值λ_i和特征向量矩阵Q＝(q₁,q₂,…q₁₆)；其中，i＝1,2…,16，且λ₁≥λ₂≥…λ₁₆，分别对应着q₁,q₂,…,q₁₆个特征向量；

S105：根据所述特征向量矩阵Q、所述校正飞行姿态矩阵和所述滤波后的第一总磁场H得到拟合系数表达式，并通过最小二乘法对拟合系数表达式进行求解，得到拟合系数

S106：根据所述特征值λ_i和拟合系数计算得到校正飞行的Liu估计最佳修正因子d_opt；

S107：根据所述Liu估计最佳修正因子d_opt和所述校正飞行的姿态矩阵X，采用Liu估计表达式，计算得到Liu估计下的磁干扰系数β；