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.     

基于统计建模的地磁匹配特征量选择

本文从地磁导航的实际需要出发,提出了地磁场平静变化建模与地磁匹配特征量的选择问题,并通过季节性ARIMA模型对地磁场的7个分量分别进行了建模.从建模结果来看,如果能够解决调水平精度的问题,Z分量和I分量是最优良的地磁匹配分量;如果调水平的精度达不到要求,那么F分量不失为一种明智的选择.另外,本文还提出了地磁场最小扰动分量的概念,并用主成分分析的方法对此进行了初步的尝试.     

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.     

基于时间序列相似性匹配算法的地震预测研究

把匹配抽象时间序列相似性的方法引入到地震预报的应用中,结合大量地震历史源数据,在地震领域的专家经验知识和相关成果基础上,提出了一种简化的抽象时间序列匹配模型。该模型在对海量数据进行预处理筛选的基础上再进行时间相似性匹配,增加了横向和纵向多方位地区和多方位时间段的匹配,不同时间差和阈值的匹配,并通过大量实验对该模型进行了反复验证,同时对我国地震频繁地区近几十年的地震历史数据进行了相似性匹配实验分析,取得了可信度较高的实验结果,实验结果验证了所给时间序列相似性匹配控制策略的有效性、实用性以及算法的优越性。     

一种新的基于局部重力图逼近的组合匹配算法

惯性导航系统定位误差随时间积累发散,利用重力场辅助惯性导航已成为组合导航领域的新方向,该技术对实现潜艇无源定位意义重大.首先利用二维高斯基函数对局部离散格网重力异常基准图进行逼近获取其解析表达式,在此基础上对传统相关极值匹配算法进行重新建模,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对该模型进行解算,最终完成基于连续解析形式重力异常基准图的相关极值匹配算法设计.为进一步提高算法性能进行以下两点改进:(1)采用TERCOM算法进行预匹配以缩小寻优范围提高寻优速度;(2)采用差分法减小实测过程中Eötvös效应对重力匹配的影响.最后在2'×2'卫星测高反演重力异常数据库基础上进行了三组对比仿真实验,从实验结果可以看出,在重力测量误差、系统误差及初始定位误差较大的情况下,通过该组合匹配算法获得的匹配定位仍能以较高的精度跟踪真实航迹,且其性能较传统单一匹配算法有较大提高.     

一种新的基于局部重力图逼近的组合匹配算法

惯性导航系统定位误差随时间积累发散,利用重力场辅助惯性导航已成为组合导航领域的新方向,该技术对实现潜艇无源定位意义重大.首先利用二维高斯基函数对局部离散格网重力异常基准图进行逼近获取其解析表达式,在此基础上对传统相关极值匹配算法进行重新建模,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对该模型进行解算,最终完成基于连续解析形式重力异常基准图的相关极值匹配算法设计.为进一步提高算法性能进行以下两点改进:(1)采用TERCOM算法进行预匹配以缩小寻优范围提高寻优速度;(2)采用差分法减小实测过程中Eötvös效应对重力匹配的影响.最后在2'×2'卫星测高反演重力异常数据库基础上进行了三组对比仿真实验,从实验结果可以看出,在重力测量误差、系统误差及初始定位误差较大的情况下,通过该组合匹配算法获得的匹配定位仍能以较高的精度跟踪真实航迹,且其性能较传统单一匹配算法有较大提高.     

频谱分析在地磁与震磁研究中的应用

本文阐述了谐和分析与快速谱分析方法在诸如地磁短周期变化、磁暴、地磁总强度变化及其快谱幅比、地磁干扰噪声等地磁与震磁研究中的实际应用,以及所得到的有意义结果。     

地磁数据处理与地震关系之探

研究了上海崇明、佘山和杭州这3个地磁台的观测资料在2004年4月21日南黄海ML4．0级、5月26日浙江省舟山群岛ML4．3级和11月15日南黄海％4．6级地震前的异常变化特征,结果表明：杭州台和崇明台数字化地磁观测资料分钟值空间差值于4月14日～17日、4月30日、5月8日出现的异常信息很可能是震磁异常信息;杭州台和余山台数字化地磁观测资料分钟值、模拟观测21时值Z分量地磁场相关系数R值分别在震前2天、24天和震前5天、15天出现了超出2σ值的震磁异常变化：崇明和余山地磁台数字化地磁Z分量分钟值的空间差值异常信息在4月21日南黄海尬4．0级地震前后有所显示。但在5月26日舟山群岛ML4．3级地震前不太明显,可能与谈两个地磁台站相距较近日震中距较近有美．     

1950～1990年中国地磁剩余场冠谐分析

根据中国1950、1960、1970、1980年和1990年地磁三分量绝对测量资料,使用球冠谐和分析方法,分别计算1950～1990年各个年代中国地磁剩余场冠谐模型. 球冠极点位于36°N和104°E,球冠半角为30°,冠谐模型的截断阶数为8. 地磁剩余场冠谐模型的均方偏差分别为：对于X分量,1950年为93.1 nT,1960年为128.9 nT,1970年为107.2 nT,1980年为107.6 nT,1990年为95.2 nT;对于Y分量,1950～1990年依次为74.8 nT,98.1 nT,89.2 nT,89.9 nT和84.0 nT;对于Z分量,分别为122.2 nT(1950年),135.0 nT(1960年),137.7 nT(1970年),110.1 nT(1980年)和107.5 nT(1990年). 根据中国地磁剩余场冠谐模型和全球地磁场DGRF模型,得到中国地磁场的冠谐模型,并对冠谐模型的边界效应进行了分析和讨论.     

基于ICA的漫射光相关谱血流分离算法研究

血流是人体的一个重要生理参数,实时测量脑部、骨骼肌及乳腺等组织的血流对疾病诊断治疗及手术、重症监护有重要意义。近红外漫射光相关谱（DCS）是新兴的组织血流测量技术,利用DCS技术进行血流测量时,每个距离的光源-探测器（S-D）均含有不同程度的表层组织和深层组织的混合信号,其中表层信号对提取深层组织的血流有较大影响。本文结合N阶线性算法（NL算法）和独立成分分析算法（ICA）对DCS技术获取的近距离和远距离光学信号进行分离处理。计算机仿真表明,本文提出的算法可以较好地分离出表层和深层组织的血流信号,对今后DCS技术在临床的血流测量应用有重要潜力。      

数字化地磁数据的空间相关分析

以FHD磁力仪观测数据作空间相关分析,采用不同整点值的相关、不同时间段的均值相关、分钟值数据的直接相关和不同台站观测数据存在的相位差等方面的分析处理,发现每日整点值的相关系数最高的时间段为09时至15时之间,其他时间段相关系数都相对较低,但就地震预报而言,最合适的时间段为23时～05时,而不是采用21时的数据;用分钟值作相关处理,可以更加突出异常的连续性和演化性特征,异常时间段能够更加清晰;另外,利用分钟值能对不同台站间的观测结果进行较好的相位校正。结果表明：随着地磁观测数字化的普及,数据信息量的大幅增加,我们应该采用更加灵活与合理的方法处理数据资料。     

基于重复测线不符值的航空磁力矢量仪飞行试验数据精度评估

目前,航空磁力测量是快速获取陆地和近海区域高精度高分辨率地磁场信息的非常有效的技术手段.本文利用航空磁力矢量仪的15条野外飞行试验重复测线,完成了对航空磁力矢量仪的飞行测线数据的精度评估,结果表明,飞行测线上的地磁场总强度的测量精度,在200 m高度为3 nT,700 m高度为0.8 nT;三分量精度为4～9 nT.     

磁暴时磁场变化率与地电场相关性研究

对2003年10月29日、10月30日两个典型大磁暴进行了分析,研究了磁暴期间磁场变化率与地电场的关系,以及磁暴期间磁暴、磁场变化率及地电场的周期成分。结果表明,磁暴期间H分量变化率与地电场东向分量观测数据显著相关,并且周期成分相同。     

南黄海地震前江苏地磁Z21相关系数异常分析

通过对江苏地区７个地磁台多年地磁Ｚ２１资料相关分析,检出地磁Ｚ２１相关系数异常与该区东部南黄海两次ＭＳ≥５．０地震有较好的对应关系。地震前地磁相关系数异常,对今后监视中强地震的短临前兆具有重要意义     

一种新的基于R-D分析的重力匹配辅助导航算法

针对现有重力辅助导航匹配算法匹配精度、匹配率受惯导初始位置误差影响较大以及实时性较差等不足,提出一种实时重力辅助导航匹配算法.新算法利用惯导输出的相对位置信息,提取半径、方向角约束模型,然后通过对相似性进行度量,筛选出待匹配点,得到最优匹配参数,该算法可以在惯导初始误差较大的情况下进行实时、高效匹配.实验结果表明,新算法对惯导初始误差不敏感、鲁棒性好,而且精度高、实时性强.     

张北地震前地磁空间相关异常特征

应用地磁空间相关方法对华北地区１９９６年１月至１９９８年１月地磁核旋定点（北京时２１ｈ）观测数据的分析研究表明,１９９８年１月１０日张北ＭＳ６．２地震和１９９６年５月３日内蒙古包头ＭＳ６．４地震前存在地磁空间相关低值异常。     

台站地磁观测数据精度提高方法

在当前多种地磁日常数据处理方法基础上,探讨提高地磁观测数据精度的问题.通过使用一种改进的地磁观测基线值计算方法,能有效减小外磁场变化对观测结果的影响,考虑到基线值日变化等因素,使用高阶多项式拟合基线值日变化曲线.利用该方法处理的地磁数据与实测数据进行结果比对后,发现此方法能有效提高地磁观测数据的精度和质量.