[發明專利]一種基于遺忘因子RLS的小信號模型航磁補償方法

有效

• 申請號: 202110775563.8
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113534292B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 周志堅;劉志龍;王一航;孫衛杰;李文鐸
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00;G01V3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張巖;王立文

本發明涉及一種基于遺忘因子RLS的小信號模型航磁補償方法，包括建立航磁補償模型：根據T?L模型，以永久磁場、感應磁場和渦流磁場疊加表示飛機干擾磁場，建立小信號模型，求取飛機飛行4個方向的方向參數，并由LS算法得到恒定場、感應磁場參數及渦流磁場參數；基于遺忘因子RLS的小信號模型：對校準飛行數據中進行參數求解，通過上述小信號模型計算出永久場，感應場和渦流磁場的16個參數；在對測試飛行數據進行補償，計算出與飛行方向有關的方向參數；通過引入遺忘因子RLS算法對求解方向參數進行實時更新；仿真實驗與結果分析。本發明利用遺忘因子RLS法對小信號模型求解的方向參數進行實時更新，提高了航磁干擾的補償質量。

技術領域

本發明屬于地球物理勘探技術領域，具體涉及一種基于遺忘因子RLS的小信號模型航磁補償方法。

背景技術

航磁探測是重要的地球物理勘探方法之一，主要用于礦產勘探、考古測繪(archaeological mapping)、地下管道定位和未爆炸物檢測領域。在直升機探測時，直升機平臺產生的磁場將影響磁傳感器測量的精度。降低飛機平臺磁干擾的一種簡單方法是通過一根長拖攬將磁傳感器懸掛在飛機下面增加磁傳感器和飛機的距離，但這種設計將引入方向和位置誤差的問題。另一種方法是將磁傳感器剛性的固定在飛機身上，但磁測量會受到飛機平臺產生的磁場影響，降低測量數據精度，安裝過程需要航磁補償技術去除飛機平臺磁場干擾。

過去幾十年中，研究人員對航磁補償并開發新技術以減少磁干擾進行了研究。1950年，Tolles和Lawson總結了飛機磁場干擾的三種來源：永久場、感應場和渦流場。Leliak對Tolles和Lawson的工作進行了總結，提出了航磁補償的T-L模型并將飛機磁場干擾等效成16或18項的線性方程組。T-L模型誤差的一個來源是由于地磁梯度導致求解系數存在時變特性，另一個重要因素是T-L模型中存在的復共線性問題，Leach利用線性回歸理論進行分析并通過嶺回歸方法進行解決。近年來解決航磁補償中多重共線性的方法主要有：截斷奇異值、偏最小二乘法、小波分析和主成分分析法。上述方法主要是針對磁干擾的18項模型能夠進一步精確求解，對16項模型不總是有效的，且方法均是基于線性模型。在1993年，Williams提出使用神經網絡非線性模型對航磁干擾進行求解，但是這種神經網絡模型存在過擬合問題。在此基礎上，馬明提出了基于無跡卡爾曼濾波的雙估計補償方法，通過引入測量噪聲，抑制神經網絡過擬合問題。由于T-L模型在求解過程中存在多重復工線性問題。Bickel提出了一種小信號補償方法，而小信號模型以誤差作為代價來降低多重復共線性，同時小信號模型受地磁梯度影響而存在時變特性，導致小信號模型求解參數精度降低。

綜上，傳統的T-L模型存在多重復共線性問題，導致求解參數精度降低；另一個原因認為地磁場為常數，但實際中地磁梯度也將影響求解參數精度；無法有效補償飛機磁場干擾。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種基于遺忘因子RLS的小信號模型航磁補償方法，以解決在利用小信號模型進行求解時，由于地磁梯度和本身誤差導致求解結果參數精度降低的問題，通過引入遺忘因子RLS法對小信號模型求解參數進行實時補償，進一步提高了航磁補償精度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于遺忘因子RLS的小信號模型航磁補償方法，包括以下步驟：

A、建立航磁補償模型

A1、根據T-L模型，以永久磁場H_pd、感應磁場H_id和渦流磁場H_ed疊加表示飛機干擾磁場H_d：