拖曳式海洋地磁三分量测量系统的设计与试验

针对现有拖曳式海洋磁力测量通常只能获取地磁总场信息,不能获得地磁矢量信息的问题,提出了一种拖曳式海洋地磁三分量测量系统设计方案。测量系统通过INS/GNSS组合导航进行定位定姿,搭载的三分量磁力仪与惯导通过高精度定位板刚性固定,经过数学平台的坐标变换,进而将拖体任意姿态下的海洋地磁场三分量数据归算到地理坐标系下。此外,对拖体进行了水动力分析,提高姿态稳定性的同时减小了阻力。经过海上试验和数据处理,系统获得的三分量数据在平差前的重复线内符合精度分别为东向6.8 nT、北向4.1 nT、地向8.0 nT,交叉点内符合精度分别为东向19.1 nT、北向19.5 nT、地向15.4 nT。结果表明该系统可为海洋矢量磁力测量提供良好的测量平台,为后续的海洋磁力测量提供实践经验和工程参考。     

水下机械手接近觉系统研究

根据水下机械手的工作需要,设计了一套高精度的水下超声波定位系统.采用超声波检测距离、三探头阵列检测方位的方案,使用超低功耗单片机MSP430精确计算超声波往返时间和控制三探头轮流工作,通过对三个探头的测量数据进行处理,实现目标测距及定位.经过实验室及水池实验表明,该系统在水下工作稳定,精度及灵敏度高,是水下机器人及机械手自主探测目标的有效手段之一.     

海洋地磁三分量测量船磁干扰消除改进算法

为了解决三分量海洋环境地磁场测量中的排除船磁干扰的问题,通过对包含船磁干扰的地磁场解算数学模型的研究,发现在模型参数不完全已知的情况下,从磁场测量数据中分离三分量地磁场具有理论可行性。应用该理论建立了卡尔曼滤波迭代算法,对传统解算算法进行了改进。通过计算机仿真分析和实验室验证实验,证明了该算法的可行性。由于算法不需要测量全部地磁场解算的数学模型参数,因此应用该算法进行三分量海洋地磁场测量的工程实践难度将大大降低。     

G-880G海洋磁力梯度仪的改装与使用

将海洋磁力梯度仪用于海洋磁力总场测量是常见的实际需求,以G-880G海洋磁力梯度仪为例,分析了其结构及电流、电压情况,提出了一种将G-880G海洋磁力梯度仪改装用于地磁总场测量的方案,并论证了其可行性。     

海洋磁力梯度测量的误差源分析

简要介绍了海洋梯度测量的发展现状。将影响梯度测量的误差主要分为四种:系统误差、航向磁效应、几何效应、波浪噪声及传感器运动误差。对每一种误差的形成原因及对梯度测量的影响进行分析,得出了一些有益的结论。     

基于SINS/DGPS的捷联式航空重力矢量测量

国防科学技术大学研制成功了我国首套具有自主知识产权的捷联式航空重力测量系统SGA-WZ01。该重力测量系统由捷联式惯性导航系统(SINS)和差分全球定位系统(DGPS)组成。2012年4~5月,在南海某海域进行了飞行试验以测试这一新型重力仪的精度。描述了该系统的构成和数据处理过程,在数据处理中应用了全球重力场模型对重力测量结果进行校正。试验结果表明,该系统不仅可用于重力标量测量,还可用于矢量测量。重复测线的数据表明了该系统测得的重力异常的重复性可达到1.5m Gal,经过全球重力场模型校正之后北向分量的重复性为7.46m Gal,东向分量的重复性为4.46m Gal。     

声速剖面仪水下探头软硬件设计

简要阐述了直接测量式声速剖面仪的测量原理及水下机探头的体系结构;并进一步介绍了自容式和拖缆式两种结构的声速剖面仪的控制单元、模数转换、数据存储、数据提取、控制命令的响应和执行、系统状态的检查及设备的可靠性处理等模块的软硬件实现方法。     

三分量磁传感器定位模型建立及可观测性分析

针对单个三分量磁传感器的定位理论问题进行了研究，建立了单个三分量磁传感器的定位理论模型，并对系统可观测性进行了详细的理论分析。基于磁性目标的点源磁偶极子等效性，将定位过程中的目标视为匀速运动，推导得到了单个三分量磁传感器的定位理论模型。基于该定位模型，利用批量的观测数据对目标运动状态参数进行估计。对于系统可观测性问题，通过考察 Fisher 信息矩阵的奇异性，严格证明了单矢量磁传感器的定位系统的不可观测性。根据现实应用情景，推导了在部分先验条件已知下的可观测性，得到以下结论：1)单个三分量传感器定位模型是不可观测的；2)在部分先验已知的条件下，系统是可观测的。 最后，通过仿真试验验证了本文结论的正确性，为接下来采用单个三分量传感器对汽车、水面舰艇等一些低动态运动目标的跟踪提供了重要的理论依据。     

无验潮水深测量系统定位精度检验

利用无验潮水深测量系统定位设备,采集了静态和动态两组定位数据,从静态和动态定位两个方面分析了不同长度基线的解算结果。结果表明:基线长度在40km范围以内,定位结果完全满足无验潮水深测量系统的±10cm的测量精度要求。     

船载地磁场三分量测量算法的实验验证

安装在铁磁性的测量载体上的地磁场三分量测量系统,由于受到载体磁化磁场的干扰,给地磁场的解算带来了极大的困难。针对船载地磁场三分量动态测量系统,阐明了地磁场的解算原理,指出了其中的难点问题。对地磁场三分量的动态解算方法进行了实验室模拟,结果表明地磁场三分量航海测量具有实施的可行性。     

中国海区磁偏角查询与显示应用系统的设计与实现

基于高密度、高精度的实际测量数据,建立了中国海区地磁基本场数学模型,研制开发了中国海区磁偏角查询与显示应用系统,从根本上改变了只能从外版图件上手工量取磁偏角获取数据的现状。对保证船舶安全航行和保障装备的安全运行有着重大意义。     

一种水下磁场测量基阵的设计

针对水下被测磁场目标,根据磁场测量的要求,分析计算了测量单元的布置方式和基阵的受力,设计了一种用于布放该磁场测量系统的基阵结构。 通过海上试验验证,该基阵入水姿态平稳,着底姿态良好,满足测试要求,为水下装备磁场指标评估提供依据和方法。     

无人机磁矩测量方法

运载平台磁性分布研究和测量是平台选型与航磁设备加改装方案设计的前提与基础。通过无人机磁矩矢量分解及其磁场分量合成,提出一种基于总强度磁力仪的无人机磁矩测量方法,构建了相应的感应磁矩和固有磁矩计算模型,并通过实测数据的分析处理验证其有效性。     

Determining the Gravitational Gradient Tensor Using Satellite-Altimetry Observations over the Persian Gulf

With the advent of satellite altimetry in 1973, new scientific applications became available in oceanography, climatology, and marine geosciences. Moreover, satellite altimetry provides a significant source of information facilitated in the geoid determination with a high accuracy and spatial resolution. The information from this approach is a sufficient alternate for marine gravity data in the high-frequency modeling of the marine gravity field quantities. The gravity gradient tensor, consisting of the second-order partial derivatives of the gravity potential, provides more localized information than gravity measurements. Marine gravity observations always carry a high noise level due to environmental effects. Moreover, it is not possible to model the high frequencies of the Earth's gravity field in a global scale using these observations. In this article, we introduce a novel approach for a determination of the gravity gradient tensor at sea level using satellite altimetry. Two numerical techniques are applied and compared for this purpose. In particular, we facilitate the radial basis functions (RBFs) and the harmonic splines. As a case study, the gravitational gradient tensor is determined and results presented in the Persian Gulf. Validation of results reveals that the solution of the harmonic spline approach has a better agreement with a theoretical zero-value of the trace of the Marussi gravitational gradient tensor. However, the data-adaptive technique in the RBF approach allows more efficient selection of the parameters and 3-D configuration of RBFs compared to a fixed parameterization by the harmonic splines.     

海浪感应磁场矢量的模型研究

海水作为一种电的良导体,其在地磁场中的运动将激发感应磁场.应用电磁场的基本理论,结合海浪运动学模型,推导了海浪感应磁场的三分量模型.该模型给出了三分量的海浪感应磁场与地磁场、海水特性参数、空间位置等要素之间的关系.分析了三分量的海浪感应磁场信号的时域、频域和空间分布特征,对海浪感应磁场相关领域的研究,具有参考意义.     

磁场梯度对Hall推力器放电特性影响的实验研究

为进一步探索Hall推力器通道内磁场优化设计理论,通过实验分析了强场区磁场梯度对推进剂的电离与加速等放电过程的影响. 研究发现,在本实验设计的磁场梯度范围内,磁场梯度大小对推进剂的电离过程影响较小,但是对离子流的加速特性会产生较为明显的影响.随着磁场梯度的增加,离子束的能量分布会趋于集中,推力器效率提高. 最后,对磁场轴向梯度进一步变大可能会引起的一系列物理问题如有限Larmor半径效应、电子传导机理转变规律和梯度漂移效应等进行了分析和思考.     

基于移动车载测量模式下的测绘一体化应用

介绍了一种以机动车为设备搭载和作业平台,搭载测绘保障通用设备、卫星导航、数据传输和测量数据处理系统,实现数据采集、传输、处理、检核、发布与服务的测量内外业一体化应用,改变了传统测绘技术手段单一、分散及内外业相互脱节的作业模式。     

一种新型测向传感器——磁通门罗盘

本文对磁通门罗盘的基本工作原理、实验线路以及主要技术指标和一些测量数据作简要介绍,最后对仪器的误差进行简单分析并提出一些减小误差的改进措施。     

海洋磁力梯度测量技术在水合物勘探中的应用

在天然气水合物勘探中,海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。在高分辨率地震剖面解释中,直接识别泥底辟构造存在一定困难,主要因为泥底辟构造和火成岩侵入体在形态上十分相似,容易造成解释的多解性。本文就目前天然气水合物调查中存在的这些特殊技术问题。通过对海上高精度磁力测量技术方法研究、广州海洋地质调查局“海洋四号”船在南海北部东沙海域的海上试验、对试验结果的系统研究分析以及磁测和地震剖面两种手段的综合解释,成功地尝试了用高精度海洋磁测成果中的磁力总场和梯度变化特征来识别水合物勘探中高分辨率地震剖面上的泥底辟构造真伪的技术方法。