地磁匹配特征量的选择

论文旨在选择合适的地磁特征量用于匹配制导.从地磁匹配的实际要求出发,提出了选择匹配特征量时应重点考虑的几个因素,通过理论分析初步拟定了选取准则,并针对特定区域,依据IGRF(International Geomagnetic Reference Field)和WMM(World Magnetic Model)计算出的地磁数据,结合选取准则进行了综合分析,给出了初选结果,对地磁匹配基准图的制备、实时图的获取、匹配算法的研究,以及地磁场资源应用于其他领域的相关研究有一定的借鉴意义.     

基于IGRF13和WMM2020模型的地磁匹配特征量的选择

地磁导航具有极好的自主性、隐蔽性以及抗干扰性,而且近几年越来越引起广泛的关注和研究．在地磁匹配导航系统中,地磁特征量对导航性能有极大的影响,而且特征量数据之间有较大的差异,因此选择最佳的地磁匹配特征量是实现高性能地磁匹配导航的重要任务．本文采用了最新的国际地磁参考场模型IGRF13与世界地磁模型WMM2020研究分析了地磁场分量随时间及空间的变化情况,进而选择出匹配效果最佳的地磁匹配特征量．首先基于两种模型数据,通过用坡度的概念来描述导航区域的七个地磁匹配特征量随空间变化的情况,最终排除坡度较小的角度类地磁场特征量;其次,因地磁场的时间变化分析可以从点和区域两个方面进行,故采用控制变量法,分别计算出两个模型的单点以及区域的地磁信息熵值,以此来分析地磁匹配特征量随时间变化的情况．然后,通过基于两种地磁模型数据的计算与分析,结果均发现垂直分量Z是最佳的地磁特征量．最后,在导航区域分别基于模型数据和实测数据进行定位实验,进一步验证了分析的结果,为地磁匹配导航提供了可靠的依据．     

1991年地磁突跳的全球特征

通过对欧洲地泵台站地磁场分量年均值的最新研究,发现其长期变的加速度在１９９１年前后有一定突变。本文研究了这一突变的时间特征。证明了它的全球性。利用７４个地磁台的资料计算了Ｙ分量幅度的空间分布。     

地磁匹配用于水下载体导航的初步分析

随着地磁场模型的日趋完善和滤波技术的不断成熟,地磁匹配方法在近几年得到迅速发展,它一般用于近地卫星,还未用于海洋环境.针对这一问题,本文结合地磁场特点和海洋地磁测量的现状,分析了水下地磁匹配的可行性.分别从匹配的地磁模型和测量值中存在干扰磁场两方面,指出了制约该技术发展的几个因素.在此基础上,提出了地磁用于水下载体定位的两条技术途径,一是用小波变换滤去地磁异常,与大尺度地磁模型匹配定位;另外,也提出了利用地磁异常,结合同时定位与构图(SLAM)算法实现自主导航.     

磁线圈对地磁场的物理模拟及对地磁导航研究的意义

利用磁线圈对地球基本磁场开展动态模拟,将地磁场随空间的变化转化为在实验室中随时间的变化,能够为地磁导航系统的匹配试验提供物理仿真的地磁场环境。本项研究依照虚拟仪器技术思路,对磁线圈、恒流电源、磁通门磁力仪(或Overhauser磁力仪)和工控机进行数字化连接,并采用LabVIEW编程进行驱动控制,通过自动调节线圈绕组中的电流大小来实现对磁场的物理模拟并进行实时监测,尝试组建了地磁场动态模拟系统,并分别开展了对地磁场总强度和三分量信号的动态模拟实验。模拟系统可以实现天然地磁场和人工编制两种动态信号的输出模拟,且拟合效果良好。地磁场动态模拟系统的初步建立为今后地磁匹配试验等研究提供了仿真磁场环境。     

基于IGRF的地磁基准图技术

地磁导航需要获得目标区域的地磁基准图。研究了基于国际地磁参考场的地磁场要素计算和等值线绘制方法。以给定目标区域的经纬高为输入,计算高阶地磁球谐函数获取地磁矢量并计算地磁场要素,修正了因地球扁率带来的数据差异。采用具有虚节点的移动矩形网格算法来绘制地磁参数等值线,生成目标区域的地磁基准图。采用C#实现了地磁基准图软件,测试表明,获得的地磁等高线数据满足使用要求,等值线精度较高。     

中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的回顾

系统回顾中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的发展过程.我国每10a(1950-2000年)进行一次全国范围的三分量地磁测量(磁偏角、磁倾角、水平强度或总强度),并出版相应年代的中国地磁图.还出版了1965.0年青藏高原地磁图、1980.0年青海省地磁图以及1990.0年中国海域地磁偏角图.地磁场模型包括多项式模型、矩谐模型、冠谐模型和曲面样条函数模型.根据相同的地磁资料,分别计算1950-2000年中国地磁场的多项式模型和冠谐模型.     

基于地磁场的自主导航研究

研究了基于地磁场的自主导航,建立了以卫星轨道动力学方程为基础的系统状态方程,并详细推导了以地磁场大小和地磁场矢量为观测量时的观测方程.由于系统的非线性,传统的卡尔曼滤波无能为力,为了解决系统的非线性问题把常用来解决非线性问题的EKF引入到基于地磁场的自主导航系统中.最后用Matlab对基于地磁场的自主导航系统进行了仿真,仿真结果表明EKF有很好的收敛性和稳定性,以地磁场矢量为观测量的导航精度要远高于以地磁场大小为观测量的导航精度.     

中国及邻近地区地磁正常场及其长期变化的计算

本文根据国际地磁参考场系数,计算了中国地区1945～1990年代2~0×2~0网格地磁正常场值,并绘出了相应的正常场等值线图和等变线图,对其变化规律进行了分析.     

河北省流动地磁观测异常特征分析

运用1986—2009年河北省流动地磁观测资料,分析其地磁总场强度测值时间变化与空间分布特征,找出流磁异常特征。结果表明:流动地磁变化与该区的地震活动存在一定关系,且震前异常多在震前1—2年出现,δ_F值存在"连续大幅上升—临震大幅转折下降"的异常变化特征。     

基于相关分析的飞行器地磁匹配算法仿真研究

匹配算法是进行飞行器地磁辅助制导研究的重要内容之一.通过理论分析和借鉴地形匹配算法,采用了基于相关分析的地磁匹配算法,并介绍了几种常用的相关分析方法.分析了飞行器地磁匹配制导过程中可能的噪声来源,确定了主要噪声的模型.以测量数据作为基准图,以测量数据叠加各种噪声模拟实时图,对各种相关分析方法进行了匹配仿真.根据仿真结果,讨论了各种相关分析方法对不同噪声的敏感程度、匹配长度变化对各种相关分析方法的影响以及各种相关分析方法对飞行器地磁匹配制导的适用性,为相关分析方法的选择和对匹配算法进行更深入的研究奠定了一定基础.     

Prestack seismic stochastic inversion based on statistical characteristic parameters

In the conventional stochastic inversion method, the spatial structure information of underground strata is usually characterized by variograms. However, effect...     

Tidal components of geomagnetic variations

The natural geomagnetic field is constantly disturbed. The total registered effect of geomagnetic variations depends on both planetary and local processes. Planetary sources and sources in the Earth’s core respond to tidal effects. In the accepted model, the complex MHD processes in the Earth’s outer core are approximated by the assumed ring current in the equatorial plain of the liquid core. The geomagnetic variation originating as a result of tidal deformations of ring currents are ～10^?4 and 0.10–1 nT in the liquid core and magnetosphere, respectively. The calculated values coincide in order of magnitude with the processed geomagnetic measurements at Paratunka observatory (Kamchatka region).     

A statistical model of the geomagnetic field

Summary A statistical model of the geomagnetic field is derived, based on the assumption of an axial geocentric dipole field of strengthH _e at the equator perturbed by randomly directed components of constant magnitudeh. The model fits the dispersions found from an analysis of the 1945 field, and the ratioh/H _e obtained for this field and from the palaeomagnetic data both average to about 0.4. The model predicts that during reversal of the dipole field, the field intensity falls to between 0.2 and 0.4 of the steady field intensity, and this agrees with estimates made from the palaeomagnetic observations.     

像域分解特征高斯波包地震数据模拟

分波型或时空局部特征波场的层析成像与叠前深度偏移成像组合是全波形反演成像方法(FWI)实用化的途径之一.其中如何高效稳健地获得具有时空局部特征的地震数据目前仍然是一个挑战.在前人提出的基于高斯束和高斯波包的Gabor框架散射波模拟的基础上, 本文提出了一种基于像域分解的特征高斯波包地震数据模拟方法.新方法利用具有空间局部特征的Gabor函数在成像剖面上实现数据的分解, 不仅可以利用成像剖面地质意义更加直观的特点来拾取特征反射界面, 还能有效地克服传统方法在数据域分解效率和精度不高等问题, 保证了分解后的反射数据具有更加明确的地质意义.此外, 不同于波动方程有限差分模拟, 基于时空局部特征的高斯波包模拟的一次反射波数据包含更多的数据属性, 比如反射波的到达时、空间位置和波场的传播方向, 这在层析反演中用于数据测量和偏移成像等处理时更具优势.数值实验测试表明了本文提出的分解方法的有效性.

     

地磁正常场的选取与地磁异常场的计算

根据2003年中国地磁观测数据（包括135年地磁测点和35个地磁台）以及我国邻近地区38个IGRF计算点的地磁数据,计算中国地磁异常场的分布。选取两种地磁场模型作为地磁正常场,一是国际参考地磁场的球谐模型,二是中国地磁场泰勒多项式模型。根据各个测点的地磁异常值（观测值减去模型计算值）,用球冠谐分析方法计算地磁异常场的球冠谐模型,并绘制2003年中国地磁异常（△D,△I,△F,△X,△Y,△Z）。分析和讨论了中国地磁异常场。     

承德地震台数字化地磁资料的变化特征

利用承德地震台数字化地磁F、H、D资料,分析了各分量的日变化及对磁暴的响应,且与模拟资料进行了对比,给出了一些变化特征,并提出了一些建议.     

The statistical model for the secondary quick reversals during the geomagnetic pole transition

A statistical model for the quick reversals during a geomagnetic pole transition is put forward by combining the modern geomagnetic field and paleomagnetic field. The decrease of geomagnetic intensity determines the reversals, and the quick reversals are possibly caused by the interaction between g01 and the other geomagnetic components.