水下磁性目标探测中磁异常分量换算方法

为了更加准确地判断水下磁性目标空间位置及形态,有必要研究由磁场标量信息向矢量信息换算的方法.根据总强度磁异常与磁异常分量傅里叶变换后的频率域关系,推导由总强度磁异常向磁异常分量换算的公式.利用获取的总强度磁异常,结合测区地磁场方向信息,即可实现标量场向矢量场换算.采用小尺度与大尺度球体以及直立长方体磁场模型对提出方法进...     

总强度磁异常各阶垂向导数换算新方法

磁异常垂直导数换算在磁性目标解释推断过程中具有重要意义。分析了总强度磁异常各阶垂向导数频率转换因子的滤波特性,指出常规傅立叶变换法在求解总强度磁异常各阶垂向导数时,观测数据中高频噪声会显著放大,甚至会淹没掉真实信息。从理论上证明了总强度磁异常沿垂直方向的积分和各阶导数均为调和函数,在此基础上,提出联合采用空间域和频率域运算求解其沿垂直方向的各阶导数。该方法的基本思路是：利用频率域转换关系,计算平面上总强度磁异常沿垂直方向的积分值;选择三点二阶中心差分或双三次样条曲线函数法计算总强度磁异常垂向积分值沿水平方向的二阶导数;最后将二阶水平导数代入拉普拉斯方程求解出总强度磁异常的垂向一阶导数;以总强度磁异常及其垂向一阶导数沿水平方向的二阶导数为基础,结合拉普拉斯方程,可进一步求解出总强度磁异常任意阶垂向导数。同时,为了研究提出方法的有效性,采用球体磁场模型进行验证,并首次推导了地磁场方向和磁化强度方向不一致时,球体总强度磁异常沿垂直方向的一阶和二阶导数表达式。经研究表明：提出的方法换算得到的垂向导数结果精度明显优于常规傅立叶变换法换算结果,且具有较强的抗噪能力,尤其是在计算高阶导数时效果更加明显。     

基于磁异常反演的磁航向误差实时补偿方法

针对磁航向估计受浅场磁异常干扰的问题,提出了一种基于磁异常反演的磁航向误差实时补偿方法。该方法首先利用设计的新型磁传感器阵列测量磁异常源产生的磁梯度张量数据,然后联合位置、磁矩及磁标量信息进行浅场磁异常三维磁矢量的单点反演,最后在背景地磁矢量场准确估计的基础上完成磁航向误差的实时补偿。实验结果表明,该方法可实现存在浅场地磁异常情况下的磁航向准确估计。     

磁异常探测中磁场矢量导数快速计算方法

针对计算磁位高阶导数常用的频率域快速傅立叶变换方法在实际应用中存在边界效应的问题,提出了分别在x和y方向上移相π/2二维余弦变换定义及其时域微分定理,推导出了磁场矢量分量的导数计算公式,并将其应用于方向解析信号的磁异常边界识别方法。通过棱柱体源磁场理论数据对比分析,验证了基于余弦变换计算磁位高阶导数的方法在不需要扩边或滤波处理、未增加额外处理数据和算法复杂度的前提下,可避免或减小边界效应,算法稳定性更好,计算结果精度更高。     

低纬度磁异常化极及分量换算的正则化方法

本文在分析低纬度磁异常化极和分量换算算子放大高频噪声的频率特性基础上,采用Tikhonov正则化方法来稳定所讨论的转换算子。同时,提出了一种基于径向平均功率谱的磁异常噪声水平估计方法,进而利用后验策略的偏差准则求取正则化方法的正则参数。基于理论模型的试验结果表明,磁异常噪声水平估计方法精度较高,且低纬度磁异常正则化化极和分量换算的稳定性和精度相较常规算子有大幅提高。     

利用垂线偏差计算大地水准面中央区效应的改进方法

为提高利用Molodensky公式反演测高大地水准面中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了大地水准面的计算公式。垂线偏差理论模型下的分析表明本文导出公式误差为零,而传统公式的误差与纬度以及垂线偏差子午分量与卯酉分量之间的比值有关;以中纬度区域分辨率为2'*2'的垂线偏差数据为背景场进行了实际计算,结果表明在反演计算点本身所在的1个网格对大地水准面的贡献时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数厘米。本文导出公式可为测高大地水准面的高精度反演提供理论依据。     

四、P229 海洋测量学

CH20112035水下磁性目标探测中磁异常分量换算方法=Components Conversion of Magnetic Anomaly in Detec-ting Under water Magnetic Object/卞光浪(海军大连舰艇学院海测工程系),翟国君,刘雁春,欧阳永忠∥测绘学报.-2011,40(2).-232～237为了更加准确地判断水下磁性目标空间位置及形态有必要研究由磁场标量信息向矢量信息换算的方法。根     

基于逆Vening-Meinesz公式的测高重力中央区效应精密计算

为提高利用逆Vening-Meinesz公式反演测高重力中央区效应的精度，视中央区为矩形域，将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式，引入非奇异变换，推导出了重力异常的计算公式。以低纬度区域2'×2'的垂线偏差实际数据为背景场进行了计算，结果表明，当中央区包含4个网格时，传统公式与推导出的重力异常计算公式误差的最大值大于1 mGal。推导出的公式可为高精度测高重力中央区效应的计算提供理论依据。     

IGRF12和WMM2015模型在中国区域的精度评估及其适用性分析

利用中国大陆区域35个地磁基准台站2008~2015年的观测数据,结合高精度的地壳磁场模型NGDC-720,计算各台站观测值和地磁场模型值7个要素之间的差值。通过引入均方根误差,评估最新的国际地磁参考场模型IGRF12和世界地磁模型WMM2015在中国区域的精度及其适用性。结果表明,IGRF12模型与台站年均值的一致性吻合较好,但对于不同台站,IGRF12模型误差相差较大。WMM2015和IGRF12模型误差具有相似的空间分布特征,且地磁各要素差值的最大值、最小值和均方根误差十分接近,其中地磁偏角和总磁场强度的均方根误差优于16'和100 nT。因此,在研究中国区域地磁异常时,IGRF12或WMM2015模型均可作为主磁场改正的参考背景场。     

纹理主方向的遥感影像居民地提取

本文研究利用基于傅立叶变换和Hough变换的灰度共生矩阵方法对遥感影像居民地进行提取。首先,通过傅立叶变换把遥感影像变换到频率域,然后利用Hough变换找出遥感影像的主纹理方向,进而把影像主纹理方向旋转至水平,最后利用灰度共生矩阵方法进行纹理分割。实验结果表明:基于傅立叶变换和Hough变换的灰度共生矩阵方法对遥感影像居民地有较好的提取结果。     

一种利用扩展磁偏角数据自动计算磁偏角的方法

提出一种基于扫描磁偏角地磁图自动计算磁偏角的方法,把一维磁偏角数据扩展到二维数据,将有关图像校正的方法用在磁偏角的求取上,即在扫描磁偏角地磁图中以图上的地理坐标、扩展磁偏角等值线坐标以及扩展磁偏角等变线坐标所对应的像素坐标为媒介,通过非线性变换,最终建立起地理坐标、磁偏角等值线以及磁偏角等变线之间的相互对应关系,以解决...     

地磁场梯度对飞机磁场求解精度的影响分析

分析了地磁场梯度对飞机磁场模型的影响,利用飞机磁补偿实验数据及地磁场梯度仿真数据,对考虑地磁场梯度和不考虑地磁场梯度两种情况下飞机磁场的求解结果进行了比较,并对飞机在0°、90°、180°、270°四个特定航向上,进行横滚、俯仰、偏航机动飞行时产生的干扰磁场进行了仿真补偿实验。仿真结果表明,地磁场梯度引起的模型系数计算偏差最大可达5.24,相应的磁干扰补偿率将下降35.3%。     

基于正弦拟合的三轴磁力仪标定方法

三轴磁力仪是一种常用的磁场测量工具，在地磁导航、海洋磁测、地磁勘探等领域应用较为广泛。作为一种磁场矢量测量工具，三轴磁力仪的磁测误差主要来源于三轴非正交、敏感轴灵敏度不一致及零偏误差等方面，磁力仪的标定优劣影响磁力仪的测量性能。为解决三轴磁力仪的标定问题，建立了磁力仪误差补偿模型，提出了基于正弦拟合的三轴磁力仪标定方法。将磁力仪沿平面旋转时的三轴输出数据拟合成正弦曲线，利用正弦曲线的幅值、初相角和平移量等信息计算出磁力仪的标定参数。仿真结果表明:该方法无需非线性优化过程即可实现标定参数的求解，得到的标定参数与设定值吻合度高；磁测噪声对三轴灵敏度系数及非正交角的计算结果影响较小。     

地磁室内定位基准图数据采集系统设计

近年来,地磁作为室内定位基准已经成为热点研究领域。本文深入研究了地磁室内定位技术,并通过大量试验,分析了室内磁性材料及电子设备对磁场的干扰,进一步探究了室内磁场特性,证明了磁场信息作为定位依据的可行性;利用Arduino IDE研发了智能地磁数据采集平台,该平台搭载多种传感器,如HMC5983磁传感器和惯性导航传感器等,采集一定密度的室内地磁数据,利用克里金法对该地磁数据进行差值处理,生成2 cm间隔大小的栅格地磁图,作为室内定位基准图保存在数据库中。     

PDR算法对地磁室内定位精度的提升研究

利用建筑物中金属结构引起的地磁场扰动可以对室内的行人目标进行定位，而且基于地磁场的定位无需布设任何额外设施，因此可以以低成本实现定位。但仅靠单一的地磁技术无法满足室内定位的精度要求。为了解决磁场数据中单点定位的模糊性问题，本文提出了一种利用粒子滤波算法将PDR与地磁相融合的室内定位方法，并开发了地磁室内导航系统，以智能手机为硬件平台构建磁力计传感器模型，建立匹配轨迹的均方误差准则并实现PDR累积误差实时校正的迭代计算。在68 m×1.8 m的试验区域内，产生的平均定位误差为1.13 m，最大定位误差为2.17 m。本文算法的定位精度比单独PDR算法提升了42%；与单一地磁指纹匹配算法相比，定位精度提高了57%。试验证明，本文提出的融合算法对提高室内定位精度具有显著的作用。     

一种基于智能手机的室内地磁定位系统

研究分析了手机传感器和室内地磁场的性质后,针对室内定位问题提出了一种基于客户端 服务器架构的定位系统.因智能手机大多搭载了能够收集地磁信号的三轴磁通门传感器,提出了两种构建位置指纹的方法:将地磁传感器的数据水平化,或是结合方向信息和地磁数据构建混合位置指纹,并通过将定位区域划分为网格的方式构建定位基准图.针对两种位置指纹设计了基于欧几里得距离的匹配算法.最后,在Android平台部署应用并进行实验,分别对比了两种位置指纹的定位准确度、地磁匹配速度,实验结果表明系统能够达到1 m的定位精度.      

地磁日变观测仪器的对比分析

当前海洋磁力探测中为了消除或减小地磁日变化的影响,必须设立地磁日变观测站（简称日变站）测量磁场变化,提供日变校正资料。依据多年工作经验,对作为基站使用的G882磁力仪和Sentinel磁力仪在工作原理、仪器技术性能、工作使用体会等方面进行综合比较分析。结果表明,Sentinel磁力仪比G882磁力仪对环境适应性更好、灵活性更强,进行日变观测时应优先选用。