地磁场梯度对飞机磁场求解精度的影响分析-武汉大学学报·信息科学版
基于IGRF地磁场模型的航天器地磁干扰力矩数值仿真
航天器环境工程 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING
Vol. 33, No. 4 387
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2 地磁场模型
2.1 地磁场模型
为描述地磁场环境,利用分布在地表不同位 置的台站数据以及卫星数据建立了全球地磁场模 型,主要有 5 种:扩展磁场模型 EMM,国际地磁 参考场模型 IGRF,行星际磁场模型 IMF,国家地 球 物 理 数 据 中 心 NGDC 模 型 , 世 界 地 磁 模 型 WMM 和 Tsyganenko 模型。其中 IGRF 和 WMM 未考虑到磁层电流与太阳风的影响,因此较适合 中低地球轨道航天器的地磁场计算。Tsyganenko 考虑了磁层电流与太阳风的影响,适用于地球同步 轨道航天器的磁场计算。由于 IGRF 能提供较高精 度的地球表面和近地空间地磁数据,可以满足大部 分使用者的需求且简单易用[3],所以本文主要利用 的是 IGRF。
3)地球同步轨道航天器,尽管磁干扰力矩对 姿态控制影响小,但长寿命、高可靠航天器仍有一
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航天器环境工程
第 33 卷
定的磁矩控制要求; 4)星际轨道运行的航天器,磁干扰力矩对姿
态控制没有影响(木星、太阳等有很强磁场分布的 星体探测器除外)。
Key words: IGRF model; spacecraft; sub-satellite track; geomagnetic disturbance torque; numerical simulation
一种改进的航磁补偿系数求解算法
一种改进的航磁补偿系数求解算法作者:郑文超等来源:《智能计算机与应用》2014年第01期摘要:针对航空物探中高精度航磁补偿的要求,概述了航空平台磁干扰模型的建立过程,推导了16项磁补偿算法的求解过程,分析了其在计算过程中解决复共线性问题时采用的方法,针对该方法存在的问题,提出了用岭回归法来改进的方案,并用实验验证了改进效果。
关键词:磁补偿;复共线性;岭回归中图分类号:TP206+.1 文献标识码:A文章编号:2095-2163(2014)01-0091-030引言航空磁力探测已经成为有效提高探矿效率的主流方法之一,由于其效率高、速度快、受地球表面影响小等独特优势,已经在航空物探领域发挥了非常重要的作用。
航空磁力探测就是将灵敏的磁力仪装载于飞机的合适位置上,在空中巡回飞行收集磁力数据,用于检测地表的磁异常,达到探测矿体的目的。
但是,由于飞机本身即带有铁磁性物质,在空中飞行时,飞机自带的磁性物体产生的磁场和金属切割地磁场磁感线产生的磁场也会共同作用于磁力仪的传感器上,妨碍磁异常的探测,进而影响物探的质量。
要想获得良好的探测效果,就必须对探测数据进行补偿。
航磁补偿的目的就是要减少或消除类似的影响磁探测效果的磁干扰,充分发挥磁力仪的作用。
因此在磁探测系统中就需要一个实时、高效和稳定的磁补偿器,以处理探测到的数据,同时对磁干扰实施消除。
而在磁补偿器系统中的关键一环就是消除与飞机机动相关的磁干扰,实现方法就是根据对飞机平台磁干扰建立完备的模型以设计最佳磁补偿算法,利用校准飞行中收集到的数据计算得到模型中的磁干扰系数,并在补偿飞行阶段对磁力仪探测到的数据进行实时补偿,使目标信号显现出来,由此达到探测的目的。
目前获得广泛应用的磁干扰模型就是在1950年由Tolles和Lawson提出的[1]。
这项研究是根据磁干扰产生的原因及性质将磁干扰分解成恒定磁场、感应磁场和涡流磁场,并用数学模型将其表达出来,也就是人们所说的Tolles- Lawson方程,简称T-L方程。
领航学知识要点
绪论领航学是研究利用领航设备引领飞机航行的一门应用学科.确定飞机位置、飞机航向、飞行时间是领航需要解决的三个基本问题.第1章1、地球磁场三要素:磁差、磁倾、地磁力地球磁场强度.P62、磁经线北端偏离真经线北端的角度,叫作磁差或磁偏角,用MV 或VAR 表示, 磁差范围-180︒~+180︒,磁差常见的表达形式有:MV-2︒,VAR2︒W.P63、地球表面任何一点的地球磁场强度方向及自由磁针的轴线方向,也就是磁力线的切线方向与水平面之间的夹角,就叫磁倾角,简称磁倾.地球磁场对磁体如磁针的作用力叫地磁力.P84、例通过查询地图上等磁差线,某地1960年磁差为︒,年变率为',求该地2011年磁差:︒︒-≈-⨯-+-=2)8.0()19602011(5.1')2011(MV .P95、航线航段的方向,用航线角Course 表示,即从航线起点的经线北端顺时针量到航线航段去向的角度.航线角范围0︒~360︒.因经线有真经线、磁经线,所以航线角用真航线角TC 和磁航线角MC 两种来表示,换算关系 式:MC=TC-MV.P96、地球表面上的大圆航线距离最短,但是每经过一条经线就要改变航线角;等角航线的航线角不变,但是航线距离比大圆航线长.因此远程航线的全程应选择大圆航线取其短,再分成数段,每段按等角航线飞行取其航线角不变.P11地图三要素:地图比例尺、地图符号、地图投影方法无线电高度表测量飞机真实高度确定飞机位置的方法:地标定位、无线电定位、推测定位推测飞机位置必须掌握:推测起点、航迹、地速、时间地形的表示包括:标高点、等高线、分层着色7、现代大中型飞机都可以使用大圆航线,而小型飞机如运五、TB 等受导航设备限制只能采用等角航线.P128、等角正圆柱投影又称墨卡托投影,是圆柱投影的一种,由荷兰地图学家墨卡托G. Mercator 于1569年创立.P19等角正割圆锥投影图又称为兰伯特投影图,是德国人兰伯特9、几幅相同比例尺的航图拼接时,按照图幅编号顺序和邻接图表通常在航图左侧上方的图边缘处的提示,裁去上图和左图相接部分的图边,依照上图压下图、左图压右图的原则,将相同的经、纬线以及主要的线状地标对齐接合.P2510、标准大气条件下,气压每减小1hPa,高度升高;气压每减小1mmHg,高度升高11m.由于在飞行中选择的气压基准面不同,因此有三种气压高度:场压高、修正海压高度、标准气压高度.P3211、离场航空器在爬升过程中,保持本机场的QNH 直至到达过渡高度.在穿越过渡高度或者在过渡高度以下穿越修正海平面气压适用区域的侧向水平边界时,必须立即将高度表气压刻度调到标准气压,其后航空器的垂直位置用飞行高度层表示.航空器在修正海平面气压适用区域内,按过渡高度平飞时,应使用机场的修正海平面气压.P3912、最低安全高度MSA-Minimum Safe Altitude 是指保证飞机不与地面障碍物相撞的最低飞行高度.最小超障余度即安全真高MOC-Minimum Obstacle Clearance 是指保证飞机超越障碍时所应保证的最小垂直间隔,它的大小依据可能造成高度偏差的气象条件、仪表误差、飞机性能及驾驶员技术水平等因素,由有关主管部门发布.规定:航线仪表飞行的最小超障余度是平原地区为400m,丘陵和山区为600m.P41-P4213、最低安全高度的计算是在航线两侧各25km 区域内的最大标高,加上最小超障余度,以及由于沿航线飞行的最低海平面气压低于760mmHg 而产生的气压修正量H ∆,即MSA =ELEV+MOC+H ∆,式中H ∆=760-航线最低海压⨯11m,但一般不做计算,可忽略,ELEV 标高可从地图作业或航行资料中查出.例:宁陕至小烟庄,航线两侧25km 范围内的最高超障物是秦岭山脉的静裕脑,其标高为3015m,则该航线的最低安全高度MSA=3015+600=3615m 注:宁陕至小烟庄属山区,最小超障余度取600mP4214、飞机纵轴前方的延长线叫航向线.从飞机所在位置经线北端顺时量到航向线的角度,叫航向角;航向角的范围为0︒~360︒P4315、马赫数M 数-Mach Number :马赫数是该飞行高度上的真空速与音速a 之比,即M=TAS/a16、表速与真空速的换算:飞行中由表速计算真空速的步骤为TAS EAS IAS CAS BAS −−→−−−→−−→−−→−∆∆∆∆ρεv v v v qi P56-57 17、马赫数与真空速之间的关系可用数学式表示为M TAS H ⋅+⋅=288t 2731224式中可以看出:保持一定的M 数飞行,高度升高时,气温降低,真空速减小;在同飞行高度,空中温度越高,真空速越大.P5718、根据飞机的速度表的不同,速度单位有公里/时km/h 、英里/时mile/h 、海里/时kn 和米/秒m/s,换算关系为:1 kn= mile/h= km/h,1 m/s= km/h,.例:180kn=333km/h=207mile/h=93m/s.常用的质量单位是公斤kg 、磅lb,关系为:1 kg= lb.例:200kg=441 lbs.常用的容积单位有公升、英加仑、美加仑,关系式为:1公升=美加仑=英加仑.例:3000美加仑=2500英加仑=11400公升.P68-69第2章19、风有两种表示方法:一种是气象上用的风叫气象风,其风向是指风吹来的真方向,即从真经线北端顺时针量到风的来向的角度,用m WD 表示,单位:米/秒m/s 、海里/时kn ;一种是领航上用的风叫航行风,其风向是指风吹去的磁方向,即从磁经线北端顺时针量到风的去向的角度,用n WD 表示,单位:公里/时km/h 、海里/时kn.注:n WD =m WD ±180︒-MV.或m WD =n WD ±180︒+MV.例:成都飞重庆,预报风为m WD =70︒则n WD =70︒+180︒=250︒由于该飞行地区磁差较小,MV=-2︒,可忽略不计P7820、航行速度三角形:3个向量包含了6个元素:磁航向MH 、真空速TAS 、风向WD 、风速WS 、磁航迹MTK 、地速GS .还有两个元素是三角形的两个内角,即偏流DA 和风角WA 课本图.用地速向量同空速向量的夹角,即航迹线偏离航向线的角度来表示,这一角度叫偏流角DA-Drift Angle,简称偏流.注:以TAS 为基准,左侧风,规定偏流为正+DA,右侧风,规定为负-DA.在航行速度三角形中,航迹线同风向线的夹角即地速向量同风速向量的夹角叫风角WA-Wind Angle.以航迹线为基准,左侧风,由航迹线顺时针量到风向线,为正值,+WA,右侧风,由航迹线逆时针量到风向线,为负值,-WA.风角WA 范围从0︒~±180︒,0︒表示顺风,180︒表示逆风,±90︒左或右正侧风,0︒~±90︒左或右表示顺侧风,±90︒~180︒左或右表示逆侧风.P81-82第3章21、飞机沿预定航线飞行应该保持的航向,称为应飞航向,用MH 应表示.无风时,MH 应=MC,飞机受到侧风情况,必须使飞机的航向迎风修正一个偏流角,即在航线角基础上迎风修正一个偏流,得到应飞航向MH 应=MC-DA.P90-9122、计算携带油量:最少携带油量=航线飞行时间+备份时间⨯耗油率+地面用量航行备用油量根据天气情况、飞机性能、航程和到备降机场的距离等确定.国内飞行,保证飞机若不能在着陆机场着陆,飞抵最远备降机场上空还有不少于45min 的油量.以起飞机场为备降机场,不得少于1h30min 的备用油量.飞机自反航点返航,还有不少于45min 的油量.国际航线飞行的备用油量,包含航线飞行时间的10%的燃油量,飞抵备降机场的燃油量按实际距离或370km ;在备降机场上空的460m1500ft 高度等待30min 的燃油量;在备降机场进近着陆的燃油量.直升机通常不少于30min 的航行备用油量.P9223、P93-94对尺计算:风角WA=WD-MC,风角范围0︒~±180︒,所以当︒-180n >MC WD 时,应在较小的角度上先加360︒后再相减.对尺计算偏流、地速,图.例.24、飞机的航迹线与航线间的夹角,叫偏航角,用TKETrack Angle Error 表示.航迹线偏在航线右边,偏航角为正;航迹线偏在航线左边,偏航角为负,磁航迹角等于磁航线角与偏航角之和,即MTK=MC+TKE.P103-10425、P107例题此外还有相关计算第4章26、机载导航设备和地面的导航台站之间的连线,即无线电波的传播路线叫无线电方位线,简称方位线.图.P121利用甚高频全向信标VOR 测定方位,其方位指示器有多种形式,主要有无线电磁指示器RMI 、航道偏离指示器CDI 、水平状态指示器HSI.27、位置线交点定位法分类:θθ-定位测向-测向定位,可以实现θθ-定位的有双NDB 台、双VOR 台、NDB/VOR 台和ILS 中的航向信标LOC 等;θρ-定位测距-测向定位,可以实现θρ-定位的有NDB/DME 、VOR/DME 、ILS/DME 等;ρρ-定位测距-测距定位,可以实现ρρ-定位的有DME/DME 等;双曲线定位测距差定位,可以实现双曲线定位的有ONS.P146-14728、P156例题飞行中测出DA=+5︒,TKE=-3︒,说明飞机偏在航线左、右侧,空中风为左、右侧风. 若DA-3︒,∆GS-25,说明空中风为:右侧逆风第5章29、仪表进近程序Instrument Approach Procedure-IAP 是航空器根据飞行仪表提供的方位、距离和下滑信息,对障碍物保持规定的超障余度所进行的一系列预定的机动飞行程序.仪表进近程序构成:进近航段、起始进近航段、中间进近航段、最后进近航段、复飞航段.P163-164仪表进近程序的基本形式有:直线航线程序、反向航线程序、直角航线程序、推测航迹程序.30、在当前的导航设备中,能够实施精密进近程序的系统有仪表着陆系统ILS 、精密进近雷达PAR 、微波着陆系统MLS 和使用卫星进行精密进近的系统GLS.在仪表进近的最后进近航段,只能够为飞机提供航迹引导的程序,叫非精密进近Non-Precision Approach Procedure.非精密进近有:NDB 进近、VOR 进近、VOR 、NDB 结合DME 进近. 起始进近采用直线航段NDB 方位线或VOR 径向线或DME 弧的进近程序.31、着陆入口速度at V 是该型飞机在着陆形态下以最大允许着陆重量进近着陆时失速速度的倍,即s at 3.1V V =.32、仪表进近转弯坡度或转弯率:程序设计规定,等待和起始进近使用的坡度平均为25︒,目视盘旋为20︒,复飞转弯为15︒.使用上述坡度时,相应转弯率不得超过3︒/s ;如果转弯率超过3︒/s 时,则应采用3︒/s 转弯率所对应的坡度.计算表明,转弯坡度25︒、真空速170kn315km/h,其转弯率为3︒/s ;真空速小于170kn 时,25︒坡度对应的转弯率将大于3︒/s.因此,实际应用中按照:TAS>170kn315km/h,采用25︒;TAS ≤170kn315km/h,采用3︒/s 转弯率对应的坡度.P17033、起始进近主区内的最小超障余度是300m,中间进近主区内的最小超障余度是150m.下降梯度Gr 是飞机在单位水平距离内所下降的高度,等于飞机下降的高度与所飞过的水平距离之比,采用百分数表示,表示下降轨迹的平均倾斜度.最低下降高度MDA 是以平均海平面MSL 为基准;最低下降高MDH 是以机场标高或入口标高为基准.最低下降高度/高MDA/H 是非精密进近程序中规定的一个高度,飞机在最后进近中下降到这一高度时,如果不能建立目视参考,或者处于不能进入正常着陆位置时,不能继续下降高度,而应保持这一高度到复飞点复飞.P17134、P180例题.P189图上数据能读懂.35、修正角航线的开始点必须是电台,修正角航线由出航航迹背台边、基线转弯入航转弯和入航航迹向台航迹构成.图.P18836、P192风的分解:在修正角航线飞行中,将预报风分解成平行出航航迹的顺逆风分量1WS 和侧风分量2WS ,则αcos 1⋅=WS WS ,αsin 2⋅=WS WS ,其中α为风向与出航航迹MC 出之间的夹角37、风的修正:飞机受到左侧风影响,应向左减少一个A,MH 应=MC 出-A ;飞机受到右侧风影响,应向右增加一个A,MH 应=MC 出+A .P194决断高度/高DA/DH 是指飞行员对飞机着陆或复飞作出判断的最低高度,飞机下降到这一高度时,飞行员必须目视跑道并处于正常的着陆位置才能转入目视下降着陆,否则应当立即复飞.38、P206计算17、18题第6章39、从区域导航的发展和当前的使用来看,可以用于区域导航的导航系统有VOR/DME 、DME/DME 、惯性导航系统INS/IRS 、全球卫星导航系统GNSS 、飞行管理系统综合FMS P207-208第7章40、飞行管理计算机系统FMCS 由飞行管理计算机FMC 和控制显示组件CDU 组成,它协调、处理并控制其他分系统的工作.自动飞行控制系统AFCS 是FMS 的操作系统,它对自动驾驶、飞行指引系统、速度配平、马赫配平等提供综合控制.它由两台或三台飞行控制计算机FCC 、一个方式控制板MCP 及一些其他部件组成.惯导系统按结构可分为两大类:平台式惯导系统和捷联式惯导系统.28天更新一次.41、全球定位系统GPS,其全称为定时和测距的导航卫星,它的含义是利用导航卫星进行测时和测距,以构成全球定位系统.包括三部分:空间GPS卫星、地面控制站组、用户GPS接收机.GPS优点:GPS具有全球、全天候、连续导航能力,能提供连续、实时的三维空间坐标、三维速度和精密时间,并具有良好的抗干扰性能;GPS具有高精度,三维空间定位精度优于10m,三维速度精度优于3cm/s,时间精度为20~30ns;GPS 能满足各类用户,可用于铁路、航空、城市交通、农业、森林防火、地震预报、救援等;GPS具有多种功能,可以广泛用于导航、搜索、通信、交通管理、授时、航空摄影、大地测量等;GPS为连续输出,更新率高,一般为每秒一次,适用于高动态移动用户的定位;GPS用户设备简单,购置费用较低.GPS缺陷:GPS卫星工作于L波段,电波入水能力差,不能用于水下导航;GPS的完好性监测和报警能力不足,对卫星的一些软故障要在很长时间后才能发出故障状态信息;GPS的可用性即所有地区的连续服务能力不足,某些时候在某些地方将出现少于4颗卫星的情况;整个系统维护费用太高.P23442、FMS的主要功能:导航和制导;编排飞行计划,实施性能管理;全自动着陆能力;快速诊断故障能力.P24043、飞行管理系统FMS有:飞行管理计算机系统FMCS由飞行管理计算机FMC和控制显示组件CDU组成,它协调、处理并控制其他分系统的工作;控制系统AFCS是FMS的操作系统,它对自动驾驶、飞行指引系统、速度配平、马赫配平等提供综合控制;自动油门系统;传感器系统.采用FMS编排飞行计划的方法有:选择公司航路、人工选择航路.44、飞行管理系统由飞行管理计算机系统、自动飞行控制系统、自动油门系统和传感器系统四部分组成.45、PBN的导航规范包括RNP和RNAV.。
空间环境及其对航天活动的影响
航天领域内常用的大气模式主要包括Jacchia模式和 Msis模式。 Jacchia模式主要有J65、J70、J77,使 用了1958~1975年间17年的卫星阻力数据,用该模式 进行轨道跟踪测量与设计时与真实大气拟合的最好。
任何模式都力图根据要求尽可能的反应大气随季节、昼 夜、太阳活动和纬度的变化。实际上,真实的大气包括 的物理过程很复杂,要从理论上得到大气主要物理量的 分布是不现实的,完全从实测资料发现规律也是很困难 的,所以现有的大气模式绝大部分都是半经验半理论的 。
2.5 地球磁场及其对航天器姿态影响
2.6 其他环境因素及其对航天活动的影响
2.2 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响
太阳辐射对航天活动的影响
在轨运行的航天器建立自身热平衡的主要热源就是太阳 能,它是航天器设计尤其是热设计的主要环境条件。地 球反照和地球及其大气系统的红外辐射也是在进行航天 器热设计时要考虑的因素。
太阳的紫外辐射会使热控表明深层和热控材料、器件的 潜能退化,可能导致航天器失去热平衡。此外,紫外辐 射对绝缘材料、光学材料和高分子材料也十分有害。
根据各种空间环境的时间和空间分布特性,太阳系内的 空间环境大致可以分为:行星际空间环境、地球空间环 境和其他行星空间环境。
行星际空间环境
空间环境与航天
据统计数据,16.5%航天故障是由于空间环境造成的。 近地空间:一般指距离地球90~65000km(10个地球
半径)以内的范围。
范·艾伦:美国著名的天文学家,地球 物理学家 ,地球辐射带(范艾伦辐射带 )发现者,通过探险者一号与探险者三 号发现、验证了近地空间存在辐射带。
太阳光辐射和反照是空间站热设计中的外热源的环境依 据,是太阳能电池光源的提供者,另外,太阳光压引力 的阻力和力矩对空间站的影响不可忽略。
机场地磁场测量及数据处理
机场地磁场测量及数据处理李秋红;辛长江;陈双贵;许康生;闫万生【摘要】地磁偏角(D)被广泛应用于飞行器的导航,磁罗经是最经典、最可靠的导航工具之一。
结合中国机场地磁测量的需求和地磁观测的现状,详细描述罗经标定盘(Compass rose 或 Compass cali-bration pad)在机场选址、建设及应用过程中,利用质子旋进磁力仪(GSM-19T或 G856)、磁通门无磁经纬仪(CTM-DI 或Mingeo)和差分GPS (PROMARK 2或PROMARK 100)进行地磁总强度(F)梯度、地理方位角、地磁方位角和地磁偏角(D)的测量方法。
同时描述观测数据仪器差的改正、日变通化和长期变计算方法,以供机场地磁测量应用。
%In Aeronautics,the magnetic compass is extensively used to navigate the aircraft.In case of failure of other electronic navigation devices(GPS,VOR,etc.),the magnetic compass can play an important backuprole.This paper mainly focuses on measuring the gradient of the geomagnetic total intensity,the geographic azimuth,and the geomagnetic declination using a proton precession magnetometer (GSM-19T or G856 ), a non-magnetic fluxgate theodolite (CTM-DI or Mingeo),and a differential GPS (PROMARK 100 or PROMARK 2).The results can be applied for selecting the airport site and for constructing the airport.In addition,we ex-plore the different methods of correcting instrument differences,removing diurnal variation from observational data,and computing secular variation,which are useful for the airport geomagnetic surveys.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2016(038)0z1【总页数】5页(P44-48)【关键词】地磁测量;地磁偏角;磁罗经;磁罗经标定盘【作者】李秋红;辛长江;陈双贵;许康生;闫万生【作者单位】甘肃省地震局,甘肃兰州 730000;甘肃省地震局,甘肃兰州730000;甘肃省地震局,甘肃兰州 730000;甘肃省地震局,甘肃兰州 730000;甘肃省地震局,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】P318.6当飞行器的其他电子导航设备(如GPS,VOR等)出现问题时,磁罗经仍然是最基本的导航设备,扮演一个重要的角色[1]。
重磁(梯度)张量数据边界识别方法研究
重磁(梯度)张量数据边界识别方法研究重磁(梯度)张量数据边界识别方法指的是利用重力和磁场数据获取地球内部的边界信息的一种方法。
通过对地球内部的重力和磁场进行测量并建立相应的模型,可以识别地壳、岩石和其他地球内部结构的边界。
本文将介绍重磁(梯度)张量数据边界识别的方法和一些相关研究。
首先,我们需要了解重力和磁场数据在地球内部结构识别中的作用。
重力数据可以提供与地下质量分布相关的信息,而磁场数据则可以提供与地下磁性物质分布相关的信息。
由于地壳中不同类型的岩石具有不同的密度和磁性,因此重力和磁场数据可以在一定程度上反映地壳和岩石的边界。
在重磁(梯度)张量数据边界识别中,主要有以下几种方法:1.磁梯度张量方法:这种方法基于磁场梯度的计算,通过计算磁场梯度张量(包括一阶和二阶磁梯度张量)来识别地球内部结构的边界。
磁梯度张量方法可以准确地提取地壳和岩石边界的位置和形状。
2.重力梯度方法:与磁梯度方法类似,重力梯度方法是基于重力梯度的计算来识别地球内部结构的边界。
重力梯度方法主要针对具有较小重力异常的地区,可以更好地反映地球内部的细节。
3.综合方法:综合方法是将重力和磁场数据结合起来进行边界识别的方法。
这种方法可以充分利用重力和磁场数据的互补性,提高边界识别的准确性和可靠性。
以上方法都需要进行一系列的数据处理和分析,包括滤波、去噪、数据插值等。
此外,还需要建立适当的物理模型和数学模型来描述地球内部的结构和边界。
相关的研究表明,重磁(梯度)张量数据边界识别方法在地球科学领域有着广泛的应用。
例如,在地球内部的岩石学、构造地质学和地球物理学研究中,可以利用重磁(梯度)张量数据来解释地球内部的岩石类型、地质构造和地热分布等问题。
此外,重磁(梯度)张量数据边界识别方法还可以在勘探地球资源和环境地球物理研究中发挥重要作用。
综上所述,重磁(梯度)张量数据边界识别方法是一种获取地球内部结构边界信息的有效手段。
通过对重力和磁场数据的处理和分析,可以识别地壳、岩石和其他地球内部结构的边界,为地球科学研究和勘探地球资源提供重要支持。
航空重力梯度仪原理
航空重力梯度仪原理航空重力梯度仪是一种用于测量地球重力场变化的仪器。
它可以通过测量重力场的微小变化来获取地下的地质结构和地下水资源等信息。
本文将介绍航空重力梯度仪的原理。
航空重力梯度仪的工作原理基于物体的重力作用力。
重力是由地球质量吸引物体而形成的,它是地球引力场的体现。
当飞机携带了重力梯度仪飞行时,该仪器可以测量飞机所在位置的重力场梯度。
航空重力梯度仪的原理基于以下几个关键概念:一、重力梯度重力梯度是指物体在某一点上的重力随距离的变化率。
在地球表面上,重力通常是均匀的,但在不同地点上由于地下地质结构的不同,会导致地表上的重力场存在微小的变化,即重力梯度。
重力梯度的变化可以提供有关地下地质构造和密度变化的信息。
二、测量原理航空重力梯度仪通过测量重力梯度来获取地下的地质结构信息。
它采用了差分测量的方法,即在仪器中设置了两个或多个重力传感器,并在其间测量重力差异。
通过测量重力传感器之间的微小重力变化,可以获得重力梯度的信息。
三、测量误差和校正在实际测量过程中,航空重力梯度仪还会受到一些误差的影响,如飞机的运动、大气影响和仪器本身的漂移等。
针对这些误差,需要进行相应的校正和补偿。
飞机的运动误差可以通过GPS定位系统和惯性导航系统进行校正。
通过精确的飞行轨迹数据,可以消除因飞机姿态变化和运动幅度而引起的重力测量误差。
大气影响通常会导致重力变化,因为大气压力和温度的变化会影响到重力的测量。
航空重力梯度仪通常会安装气压计和温度计等仪器,以对大气影响进行校正。
仪器本身的漂移误差可以通过稳定的仪器设计和定期校准进行补偿。
定期的校准可以通过参考测点进行,以确保测量的准确性和可靠性。
总之,航空重力梯度仪是一种通过测量重力梯度来获取地下地质结构信息的仪器。
其工作原理基于测量重力梯度的变化,在测量过程中需要进行误差校正和补偿。
通过航空重力梯度仪的应用,可以为地质勘探、地下水资源调查和地震研究等领域提供重要的数据支持。
空间环境及其对航天活动的影响
南京航空航天大学 航天学院
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2.4 地球电离层及其对导航定位的影响
大气模式指大气状态和变化过程的模式,它是以数学方 程组表示的理论模型。大气模式是对真实大气的某种应 用的初步近似,找出某一过程的主要因子。统计模式以 大量的观测资料为基础,经过数学处理后给出一定的公 式或计算程序。可以查到不同条件下各种大气结构参数 的时间和空间分布。所谓大气结构是指其物理和化学状 态的基本参数,如温度、压力、密度、成分,以及大气 运动的空间分布和随时间的变化。
太阳的紫外辐射会使热控表明深层和热控材料、器件的 潜能退化,可能导致航天器失去热平衡。此外,紫外辐 射对绝缘材料、光学材料和高分子材料也十分有害。
太阳电池方阵功率的精确计算与太阳光谱数据相关。
太阳光压对航天器的姿态控制力矩估计及航天器轨道保 持能力都有影响。
南京航空航天大学 航天学院
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2.3 地球大气
标准大气和参考大气的异同?(地理条件和季节条件)
南京航空航天大学 航天学院
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航天领域内常用的大气模式主要包括Jacchia模式和 Msis模式。 Jacchia模式主要有J65、J70、J77,使 用了1958~1975年间17年的卫星阻力数据,用该模式 进行轨道跟踪测量与设计时与真实大气拟合的最好。
构存在潜在损害。
南京航空航天大学 航天学院
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2.2 太阳电磁辐射及其对航天活动的影响
太阳是日—地空间主要的辐射源,辐射类型包括: 太阳黑子和11年周期
航空磁测
航空磁测法研究专家技术原理应用最广的航空物探方法,又称航空磁测或航空磁力勘探,简称航磁。
目前航空磁测用的仪器有两类,一类是测总磁场模数的变化△T,另一类是测总磁场模数变化的梯度。
目前在生产中应用的测总磁场模数变化的仪器主要是核子旋进磁力仪和光泵磁力仪,也有用磁通门磁力仪的(见磁法勘探)。
测总磁场模数变化梯度的是航空磁力梯度仪。
它用距离固定的两个磁力仪探头(如光泵磁力仪探头),同时测量地磁场并记录其差值(即磁力梯度,可测垂直梯度或水平梯度),一般灵敏度约达3×10-4~5×10-4纳特/米。
航空磁法在地质工作中应用较为广泛,用于以下几个方面的地质效果较好。
地质制图和研究大区域构造在大片研究程度很低的地区和海上,可用小比例尺的航空磁测研究地质构造。
许多火成岩和老变质岩都具有磁性。
根据磁异常场的特征可以区分并圈定它们的范围,包括在沉积盖层下伏的部分。
它们的分布、排列、组合有一定的规律,并且常可见到一些线形特征。
例如,串珠状或雁行排列的局部异常,条带形或弧形的异常带,异常带的错动,异常场区域性特征的线形分界线等,据此可以发现或追索各种断裂、断裂带、褶皱构造等,然后划分地质构造单元。
沉积岩一般磁性很小,但其下常有磁性岩体组成基底。
对航空磁测资料进行定量计算,可以算出磁性体顶面距飞机的高度,减去航高,就可得到沉积岩层的估计厚度,从而圈出沉积盆地的范围,并研究它的特点。
找金属矿和其他固体矿藏直接找强磁性矿体(例如磁铁矿)是航空磁法应用的重要方面。
要求发现几十万吨至几亿吨的不同规模矿藏,飞机的飞行高度为几十米到上千米。
有些矿藏虽然不能用航空磁法直接勘探,但可用它快速圈定成矿的远景区,然后进行地面磁测(见磁法勘探)。
普查石油和天然气根据小比例尺磁测研究区域构造和沉积盆地的特点,结合其他资料,可以提出找油的远景地区;在进一步的详细工作中,当条件有利的时候,用航空磁法能圈出控制储油构造的二级构造带;如沉积岩中夹有稳定的磁性岩层,还可直接发现可能储油的构造。
航空地球物理勘探资料微调平处理
航空地球物理勘探资料微调平处理骆遥;王林飞;何辉【摘要】航空物探测量中测线间水平往往存在差异,表现为沿测线方向的条带.调平处理旨在减少或消除测线间的水平差,是航空物探资料处理中的关键,对航空物探资料处理和解释具有重要作用.笔者以实际的航磁资料处理为例,详细介绍了航空物探资料微调平处理的原理与实现.微调平处理中首先通过方向滤波从原始资料中提取噪声网格,并按飞行测线提取噪声网格中的数据并分离有用的地质信息,最终将分离后的测线水平误差从原始资料中去除得到调平后资料,以此实现航空物探资料的微调平处理.同时,针对资料处理中遇到的诸如滤波器选取、异常分离阈值确定、最终调平效果检验等实际问题进行讨论,这对理解微调平并应用于实际资料处理均具有意义.%Airborne geophysical data often suffer from corrugations or line level errors,which can be adjusted or removed by using levelling procedure. Levelling is a critical step in airborne geophysical data processing and interpretation. Microlevelling routine can be applied to removing the remaining line level after tie line leveling. Based on practical aeromagnetic data levelling,the authors deal in detail with the principle of microlevelling and key steps in microlevelling procedure. For the purpose of microlevelling data,a directional high pass filter perpendicular to the flight line direction is first employed to produce a decorrugation noise grid. The noise grid is then extracted as new channel flight data. Amplitude limiting and low pass filtering can be applied to the noise channel so as to remove the residual geological signal and leave only the component of line level drift,which is then subtracted from the original data to produce the finalmicrolevelled data. This paper has also discussed some key technical problems in airborne geophysical data leveling,especially in microlevelling. The discussion in this paper may be useful in practical data processing.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】5页(P851-855)【关键词】航空物探;资料处理;微调平;测线水平【作者】骆遥;王林飞;何辉【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631航空地球物理勘探(航空物探)多以飞机为载体,通过装载多种仪器在空中探测和测量地球物理场。
航磁垂直梯度调整△T水平方法研究
航磁垂直梯度调整△T水平方法研究骆遥;王平;段树岭;程怀德【摘要】China has successfully developed three axis airborne magnetic gradiometer with self-owned intellectual property rights, and carried out vertical and horizontal gradients measurements for the first time. Based on the measured gradient data, we realized total field aeromagnetic data leveling with vertical gradient data. We discussed the principle of aeromagnetic or gradient data leveling and proposed the leveling method for long wavelength component in gradient data. The total field anomalies which contain no diurnal variation can be transformed from leveled vertical gradient data. The long wavelength errors can be estimated from the difference between the total fields and reconstruction. We added this long wavelength component to the total fields transformed and generate a well leveled total field map. Practical data processing shows that the leveling process has geophysical implications, and the leveling effect is remarkable.%使用中国自主研发、具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统首次试飞获得的资料,利用航磁垂直梯度数据进行△T水平调整研究,讨论了航磁及航磁梯度资料水平调整的原则,提出梯度资料长波水平的调平方法.对经长波水平调整后的垂直梯度数据进行位场转换,获得不受地磁场随时间变化影响的磁异常,并通过恢复磁异常的长波信息,实现了△T的水平调整和增强.实际资料处理表明调平过程具有物理意义、效果明显.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2012(055)011【总页数】8页(P3854-3861)【关键词】航磁总场;航磁梯度;水平调整;长波信息【作者】骆遥;王平;段树岭;程怀德【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言航空地球物理勘探(航空物探)以飞行器为载体,通过搭载多种仪器在空中进行地球物理场探测与测量.航空物探能够快速获取岩石圈特别是与地壳有关的多种地球物理场信息,具有工作效率高、成本低、探测深度大、能大面积覆盖、适宜海陆联测等突出优点[1].航空物探测量按照固定的测线间距,沿预先设计的一系列平行测线飞行测量,测量仪器的采样率通常为每秒10次或更高,测线间距要远大于测点间距.航空物探固有的测量特点决定了其测线间的水平往往不同,需要进行水平调整(leveling),调平处理是航空物探数据处理中的关键[2],调平质量直接影响资料的最终品质,对资料处理和解释具有重要意义.航空磁法、航空重力、航空能谱、航空电磁法等测量中引起测线水平不一致的原因不尽相同,却均表现为一系列沿测线方向的条带状干扰,为此需要在联络测线的方向上布置一定量的切割线(tie line),通过测线与切割线交叉点处的差值调整测线间水平,即广泛采用的切割线调平(tie line leveling)[3-5].切割线调平主要用于水平差异较大的数据调整,调平后仍存在一定的残留水平差,还需进行微调平(microleveling)[6-7].微调平在无切割线条件下,利用频率域与空间域组合滤波实现地质信息与噪声的分离达到调平目的,在航磁编图中发挥了重要作用[8].此外,针对测线方向上的条带,为保证航空物探数据连续与光滑,不同学者提出了一系列调平或去条带处理方法[9-14],但这些调平处理都没有考虑到地球物理场自身的性质,处理上仅是数学上的近似.除飞行高度差异外,航空磁测中测线间磁场水平差异主要由地磁场随时间变化(以下统称为“日变”)引起,而航磁梯度测量基本不受日变影响,Nelson[15]基于上述思想实现了利用水平梯度调整航磁ΔT场,这一具备实际物理意义的调平方法曾引起广泛关注,但后续却鲜有研究或应用该方法的报道.该方法假设航磁水平梯度资料的可靠,利用二维希尔伯特变换关系将水平梯度换算为垂直梯度,通过对垂直梯度积分来恢复不受日变影响的ΔT场[16],达到调平目的.事实上,应用航磁水平梯度只是一种间接方法,实测航磁梯度是存在测线水平的,其直接恢复的ΔT 仍存在条带现象,需要解决梯度场调平问题.航磁梯度测量中,对垂直梯度的补偿较水平梯度容易[17],垂直梯度的强度也要大于水平梯度,利用垂直梯度调整ΔT场是一种更直接、有效的处理方法.据此,本文利用航磁全轴梯度勘查系统首次试验飞行获取的资料,对ΔT场进行调平处理,讨论了利用垂直梯度数据调平ΔT 场的关键技术.针对Nelson未考虑航磁梯度测线间水平的问题[15],提出梯度数据的长波调整,这对航磁资料调平处理及开展航磁梯度测量具有现实意义.2 航磁梯度调平中国国土资源航空物探遥感中心通过不断自主研发,先后于1992年在湖南宁乡地区、1994年在内蒙古通辽地区、1998年在湖南桃源地区以及2003年底在东海某试验区多次开展航磁水平梯度试验测量工作[18].最近,在国家高技术研究发展计划(863计划)“航空地球物理勘查技术系统”重大项目资助下,中国国土资源航空物探遥感中心成功研制出具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统[19-20],并在哈尔滨成功实施飞机改装,通过了验证飞行,首次获得了近5000km的高精度航磁全轴梯度资料.本文使用的垂直梯度及ΔT实测资料正来源于此.该试飞测区面积约671.51km2,测线长度37.1km,飞行高度200m,测线方向0°或180°,测量比例尺1∶20000(测线间距200m),图1给出了未调平的实测ΔT场和垂直梯度场(本文中所有网格数据的间距均为50m).可以看出,未经日变改正的ΔT场(图1a)测线水平差异明显,经日变改正后(图1b)大部分测线的水平差明显改善,但由于日变问题又引起了图1b中明显的二处磁场水平错误.由于空中、地面的日变变化并非完全一致,加之当前日变观测受到的人文干扰日益严重,日变改正后的ΔT仍可能存在较明显的条带.图1c的航磁垂直梯度虽不受日变影响,但受其它测量因素影响也存在较明显的条带[21].直接用图1c的垂直梯度恢复ΔT场显然无法达到去条带的目的,使用航磁梯度数据调整ΔT场时需要考虑对梯度数据的水平进行调整.2.1 航磁及航磁梯度水平根据梯度测量原理,实测垂直梯度为[17]其中TT、TD分别为安装在飞机尾椎处上、下探头测量的地磁场强度,Δz是探头间距.梯度数据中不包含日变成分,但不同飞行架次中测量高度、飞机状态、飞行条件、仪器状态等因素可能各不相同,不同架次、测线的梯度数据仍存在测线水平,只不过这种水平差中不包含日变因素.垂直梯度数据通过位场转换可由航磁ΔT或总场换算:其中F[Tz]、F[ΔT]分别代表垂直梯度Tz和ΔT的傅里叶变换,傅里叶变换用F[]表示,u、v是频率域波数.(2)式表明梯度数据的零频(直流分量)为0,航磁梯度正负幅度大体相当,以往多次航磁水平梯度试验也表明长剖面上梯度数据的平均值接近0.事实上,航磁测量是对地磁场的相对测量,每一幅航磁图件的磁场水平都是根据数据状况和解释的需要确定的,不同区域航磁图的磁场水平并不一致[8],通常要求ΔT磁场正负水平大体相当.因此,对航磁或航磁梯度资料进行整体的基值调整或是对某一剖面进行整体或分段的基值调整并不影响航磁或航磁梯度资料的质量,不会改变异常面貌而损失地质信息,这是航磁总场及梯度数据调平的基本原则,而将航磁梯度数据的整体水平调整至0,则具有理论依据.2.2 航磁梯度零频调整根据水平调整原则,对图1c的垂直梯度进行零频调整,使测线水平为0,图2a为调整后的垂直梯度.调整后梯度场的面貌焕然一新,几处严重的水平差被弱化.图2b给出的具体调整幅度,则表明这种调整不损失有意义的地质信息.对图1b中由日变改正引起的测线水平错误,也可进行零频调整,调整的幅度可以参考相邻水平较好的测线进行纠正.尽管图2a消除了部分明显的测线水平,但直接恢复ΔT场仍会出现条带现象,必须考虑对图2a进行进一步调整,而通常的切割线调平或微调平处理却未必适用.梯度异常较航磁总场随高度增加衰减更快,由飞行高度不同造成强磁场区交叉点上的测量差值可能很大,特别是近年来中高山地区航磁测量中切割线与测线交叉点处的飞行高度差都较大,很多切割线都不能有效控制磁场水平,切割线对航磁梯度数据调平的效果有限,有时甚至会破坏磁场水平.微调平处理则侧重于切割线调平后对资料剩余水平进行调整,是局部的细微调平,为此需要考虑其它处理方法.根据频率域航磁梯度换算总场方式可知上述位场转换过程中对梯度的长波部分进行放大,其长波误差将被累计,要获得合理的ΔT转换结果,就需要对航磁梯度的长波水平误差进行调整,而调整时要完全保留梯度数据短波成分中包含的局部地质信息,这样才能够达到利用航磁梯度调整和增强ΔT场的效果.2.3 航磁梯度长波调整最简单的去条带方法是使用方向滤波,对图2a的垂直梯度进行方向滤波,以压制条带现象.使用的滤波器为余弦方向滤波:图3 经方向滤波后的垂直梯度Fig.3 Vertical gradient by applying directional filter其中α是压制条带的方向,n阶是滤波器阶数,θ=arctan(u/v).滤波中要压制南北向的条带,故α=0,滤波阶数选择2.图3给出了方向滤波的结果.可以看出,在消除南北向条带的同时也模糊了梯度异常的地质细节,图3中出现了部分异常被拉伸的现象.对图3进行ΔT恢复势必扭曲磁场、损失地质信息,需要考虑在保留梯度地质信息的同时对梯度异常中表现的长波水平进行调整.将图3方向滤波的结果从零频调整后的梯度数据中去除,那么剩余数据中除含有长波水平差外还存在大量有用地质信息——即局部的短波梯度异常,这些地质信息对正确恢复ΔT具有重要意义.去除航磁梯度长波水平差就需要从剩余的梯度中提取长波水平,其主要表现为长波趋势,可以用非线性滤波等方法对其进行处理.图4依次给出了中值滤波、样条拟合及Naudy非线性滤波[22]三种方法提取的梯度水平差,提取条带的波长依次变短(考虑到切割线控制,提取的最短波长可截止至切割线长度).可以看出,尽管条带提取的方式不同,提取的波长不断变短,但反映的水平差却较一致,说明调平本身具有客观性.将上述调平量从零频调整后的原始数据中去除,即得到调平后的梯度数据,图5给出了最终长波调整后的航磁梯度资料.梯度转换ΔT过程中对平静场处的条带更为敏感,实践表明只要梯度场中的平静区域没有明显条带痕迹即可满足转换条件,图5可直接用来转换ΔT.为了增强ΔT,不应损失原始梯度中的短波异常,图6给出了某段测线原始梯度及经方向滤波与长波调整后的梯度数据加以说明.图6中梯度方向滤波(蓝线)与原始梯度(红线)间的差值反映的即为测线水平,但消除测线水平的同时方向滤波也模糊了异常,经长波调整后的梯度数据却能够完全保留这些地质细节且测线水平与方向滤波后的数据大体相当,可以直接利用其恢复并增强ΔT,残存的测线水平和梯度噪声将在转换ΔT的积分中得到压制甚至消除.3 梯度调整增强ΔT我们用(3)式将长波调整后的垂直梯度数据换算成总场,图7给出了转换结果.根据航磁梯度测量原理,垂直梯度是航磁总场在垂向上的变化率,其垂向积分应为航磁总场,但区域正常场梯度趋于常量,长波磁异常在垂向积分中不能很好恢复,加之梯度资料又经长波调整,事实上图7是缺少长波背景的ΔT场.将图7与经切割线调平及微调平处理后的ΔT场(图8)比较,局部航磁异常细节均具有较一致的对应关系,反映的地质细节清晰、准确,但磁场的整体面貌却不尽相同,特别是图7北侧的磁场水平明显抬升,这反映恢复长波磁异常(区域背景磁场)中存在的误差.使用(3)式积分时,波数零频处存在分母为零的奇异情况,对此李海侠等[23]采取偏移抽样的办法进行处理,但偏移抽样并不能获取真正的零频,也无法解决长波误差问题,Hansen[16]利用纵向梯度恢复ΔT剖面时也揭示了其转换中存在长波误差.这里我们采取Nelson[15]提出的方法,令磁场的零频为零,该处理仅改变磁场的零频分量,其它波段的长波磁场则需要从原始数据中提取.处理时将梯度换算的磁场从原始磁场中扣除,得到相差的长波磁场,对相差的长波磁场进行低通滤波以获取长波背景磁场(低通滤波器可以选择高斯滤波器或巴特沃斯滤波器等,提取波长应大于2倍切割线距),最后将长波背景磁场补至梯度换算的ΔT场,从而获得最终调平和增强的ΔT场.图9给出了用垂直梯度调整的ΔT,可以看出调整后的ΔT能很好的消除测线水平,对磁场起到较好的增强作用.对比图8经切割线调平及微调平处理后的ΔT场,可以看出图9的调整结果能够消除切割线调平及微调平处理中不易消除的某些条带现象,以及图8中某些由调平引起的虚假异常.实际分析图9最终调平量,表明调平过程没有损失有意义的地质信息,资料品质得到明显提升.4 讨论与结论利用航磁垂直梯度资料调整ΔT场时,梯度资料质量决定了恢复后ΔT的质量,其测线间的水平决定了调平的效果,调整中要在消除航磁梯度测线间长波水平的同时尽量保存局部地质细节,保证ΔT恢复与调整的质量.梯度数据换算航磁总场时,梯度仅反映磁场的短波信息,实测梯度往往不能分辨出长波磁场,加之积分误差使得长波磁场部分不能完全恢复,这是任何数学技巧所无法弥补的.由于需要从原始航磁资料中提取长波磁场背景,往往要对其进行正常场和日变改正.此外,提取长波磁场背景时,若原始ΔT中部分测线存在较明显的水平,应对ΔT的零频进行调整,否则提取的长波磁场背景也将包含一定的测线水平而无法达到调平的目的.造成航磁资料测线间水平不一致的原因不仅是日变,测线间飞行高度的差异也是引起航空物探资料测线间水平不一致的共同因素,尤其在中高山区.由于异常场的高度改正难题始终无法解决,切割线飞行测量仍是保证航空物探资料质量的重要措施.尽管调整ΔT过程中无需切割线参与,但调平过程本身却不能解决飞行高度差异所引起的磁场水平问题,不同高度异常场的磁场水平仍然需要切割线确定.此外,梯度调平ΔT中虽能够基本消除日变影响,但长波磁场背景的确定仍受制于地面基站的日变测量,日变测量与改正质量仍是保证调平精度的重要因素.综合首次使用航磁垂直梯度调整ΔT场试验得出以下结论:(1)使用航磁垂直梯度能够在无切割线条件下对ΔT场进行调平和增强,能够明显消除测线间水平差异,使ΔT的资料品质得到明显改善,梯度测量具有优势;(2)航磁梯度调整和增强ΔT场时梯度资料的品质将决定最终调平质量,资料质量是ΔT场恢复、调平与增强的基础;(3)航磁梯度调整增强ΔT场时,目前仍需进行日变观测,以恢复长波磁场背景.除非勘查目的仅在于确定局部航磁异常,不涉及航磁编图.日变测量与改正质量仍是决定航空磁测资料质量的重要因素;(4)尽管航磁梯度调平ΔT场中无需切割线参与,但无法解决因飞行高度差异引起的测线水平差异,切割线飞行和测量质量对保证航空磁测质量具有重要作用.本文通过从航磁梯度中提取高频磁场信息以及从航磁总场中提取低频磁场信息,合成得到基本不受日变影响的ΔT,实现了基于垂直梯度的ΔT调整,并应用于航磁全轴梯度勘查系统首次试飞获取的实测资料,提升了资料品质,其方法及取得的认识对未来开展高精度、高分辨率的航磁梯度测量具有实际意义.致谢中国国土资源航空物探遥感中心众多同仁长期以来为航磁梯度测量倾注了大量心血,研究工作得到了许多同事的鼎力支持和帮助,在此表示衷心感谢!同时感谢两位匿名审稿人对本文提出的修改意见.参考文献(References)[1]熊盛青.发展中国航空物探技术有关问题的思考.中国地质,2009,36(6):1366-1374.Xiong 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航磁异常对磁铁矿的反映
大值高达 18n 17T。
通过对该异常区的实地踏勘和物性测量, 其矿体围 岩主要为 次火 山岩 , 测定 的铁 矿 石磁 性很 强 , 磁化 率平 均值 在 1 10 X1~S, 大值高达 190 X1 S。 440 0 I最 50 0 0 I 从 以上航 空磁测 资料反映 , 常与查 岗诺尔铁矿 该异 区对 应较好 , 明磁异 常是该磁铁矿 的真实反 映 。如 图 说
它是一种高速 度 、 高效 率 , 在很 多 情况 下很 有 效且 成 并 本 低的地质调查 和普查找矿 方法 。 l 航磁异 常找矿效果
在西天 山航磁 异常 中 , 磁异常 区内有 3 航 个矿 区异
为似层状或透镜状 , 与接触带内构造有关。自矿体向两 侧 蚀变分别 为矽卡岩 化 、 碳酸盐 化 、 蛇纹岩化 、 硅化或 大
所示 。
1 3 智博铁矿 .
航磁 特征 : 航磁 △ 在 T等值 线平 面 图上 , 异 常表 该 现为正背景场 中的尖峰状异 常 , 异常 曲线尖锐 , 度陡 , 梯
形态规 则 , 两翼 近于对 称 , 度 大 , 常 曲线 呈 圆形 , 强 异 最
* 收 稿 日期 :0 00-0 2 1-52
熔岩及凝 灰质砂砾 岩 、 酸盐 岩等 正 常沉 积 的岩 石 , 碳 矿 区岩相组合 特征 以火 山碎 屑岩 为 主夹 火 山熔岩 及 浅海
相正常碎 屑岩夹灰岩 , 体主要赋存 于下石炭统 大哈拉 矿 军山组第三亚 组灰绿色 安山质火 山碎 屑岩 、 碳酸 盐岩部
位。
航空磁测中正常地磁场校正
航空磁测中正常地磁场校正骆遥;罗锋;王明;何辉;王林飞【摘要】在地球物理勘探中,磁异常是地磁场同正常地磁场的差,去除正常地磁场背景能够获得磁异常信息,正常地磁场校正是航空磁测资料处理中的必要环节.这里从航空磁测资料处理实际出发,针对正常地磁场计算、校正中坐标系变换、改正方式等关键问题进行分析,同时对行业规范中存在的问题进行讨论,以明确航空磁测中正常地磁场校正处理的方式,这些结论可供地面磁法勘探参考.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2015(037)005【总页数】8页(P552-559)【关键词】正常地磁场;国际地磁参考场;航空磁测;航磁资料处理;磁法勘探【作者】骆遥;罗锋;王明;何辉;王林飞【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.2中国航空磁测创始于1953年,航空磁测已基本覆盖我国陆域和大部分海域,部分区域实现了多次覆盖[1]。
航空磁测在大地构造、地质填图、固体矿产与石油天然气勘查、城市稳定性评价、地质灾害预测及其他地学研究等方面得到广泛应用,其解决国家战略性、先导性问题的能力为人瞩目,社会各界对航空磁测资料的需求不断增多。
区别于地面磁法勘探,航空磁测具有其自身的测量特色和一套完整的数据处理与解释方法,使用航磁成果资料中需要特别重视航空磁测数据采集与处理。
正常场校正是获取ΔT异常的关键,作者从磁异常的概念出发,结合航空磁测测量实际情况讨论了航空磁测中正常场计算和校正方法,同时针对相关行业规范较系统地讨论了正常场计算、校正中的关键问题,这对理解航空磁测正常场校正以及应用航磁资料具有意义。
地磁场是由地球内部磁性岩石及分布于地球内部和外部的电流产生的多种磁场叠加而成,分为内源场和外源场。
梯度磁场总结
梯度磁场总结简介梯度磁场是物理学中的一个重要概念,它在多个领域中起到关键作用。
本文将对梯度磁场进行总结,并探讨其在不同领域中的应用。
什么是梯度磁场梯度磁场是指空间中磁场强度随位置变化的快慢的描述。
在物理学中,磁场通常用矢量表示,包括磁感应强度和磁场方向。
而梯度则表示一个量在空间中的变化程度。
因此,梯度磁场指的是磁场强度随位置变化的快慢程度。
当磁场强度在空间中的变化越快,梯度磁场就越大;反之,当磁场强度的变化较慢时,梯度磁场较小。
梯度磁场在物理学中有着重要的应用,尤其在磁共振成像(MRI)技术中发挥着关键作用。
梯度磁场的应用磁共振成像中的梯度磁场磁共振成像(MRI)是一种利用核磁共振现象来观察人体或物体内部结构的非侵入性医学诊断技术。
在MRI中,梯度磁场用于定位和空间编码。
通过调整梯度磁场的大小和方向,可以实现对不同位置的信号编码。
具体来说,MRI中使用了三个互相垂直的线圈来生成梯度磁场。
这些梯度磁场的变化可以使得不同位置的原子核产生不同的共振频率,并在接收机中得到相应的信号。
通过对这些信号进行处理,可以重建出人体或物体内部的结构图像。
颗粒物理学中的梯度磁场梯度磁场在颗粒物理学中也有着重要的应用。
颗粒物理学研究的是微观粒子(如原子、分子、离子等)的性质和行为。
在研究中,梯度磁场可以用来控制和操纵微观粒子的运动。
通过施加梯度磁场,可以在微观尺度上产生力,从而对微粒进行定向运动或聚集。
这种技术在颗粒物理学研究中被广泛应用,例如在纳米颗粒自组装、微流控和生物分析等方面。
地球物理学中的梯度磁场梯度磁场在地球物理学中也有其重要作用。
地球物理学研究地球的物理特性和结构,包括地球的磁场和磁性物质的分布。
梯度磁场可以用来探测地下的磁性物质分布和地下结构。
通过测量地面上的磁场变化,可以推断出地下磁性物质的分布情况。
梯度磁场的变化信息可以提供有关地下沉积物、岩石和矿石等地质特征的重要线索。
这种技术在勘探矿产、地震活动监测和地质灾害预测等方面具有广泛的应用。
频率域航空电磁法地形影响和校正方法
频率域航空电磁法地形影响和校正方法频率域航空电磁法(FDEM)是一种广泛应用于地质和环境勘探的地球物理方法。
然而,由于周围环境和地形条件的影响,FDEM测量数据中可能存在一些误差和偏差。
因此,对于准确地解释和分析FDEM数据,必须对这些误差和偏差进行校正。
地形对FDEM测量数据产生的影响主要表现在两个方面,即电磁信号的解释和地下介质的参数估计。
地形的高低起伏会导致信号的干扰和能量的衰减,这会对FDEM数据的解释造成困难。
此外,地形不均匀性还会导致电磁波在地下的传播路径发生变化,从而影响地下介质的电磁响应,进而影响参数估计的准确性。
为了克服地形对FDEM测量数据产生的影响,研究人员提出了一些校正方法。
其中一种常用的方法是基于地形补偿,通过将地面观测点的电磁响应与地形特征进行关联,来对测量数据进行校正。
这样可以减少地形引起的干扰和能量衰减对数据解释的影响。
另一种校正方法是基于数值模拟,通过建立地表和地下模型,模拟电磁波的传播路径和地下响应。
然后,将实际测量数据与数值模拟结果进行对比,从而估计和校正地形引起的误差和偏差。
此外,还可以通过使用合适的接收器布置和测量参数设置来减少地形对FDEM测量数据的影响。
例如,可以选择合适的测量距离和测量方向,以最小化地形造成的干扰。
综上所述,地形对频率域航空电磁法的测量数据具有重要影响,需要进行相应的校正方法以提高数据解释和地下参数估计的准确性。
通过地形补偿、数值模拟和合适的测量参数设置等方法,可以有效减少地形引起的误差和偏差,提高FDEM方法在地质和环境勘探中的应用效果。
此外,校正方法中还可以使用地形影响的数学建模和处理技术。
例如,可以利用地形数据进行二维或三维地形重建,然后将地形信息与FDEM测量数据进行匹配和校正。
这种方法可以更准确地估计地形对电磁信号的影响,并引入相应的修正因子进行校正。
另一种常用的校正方法是利用参考站点或参考线进行对比测量。
通过在相对平坦和无地形变化的区域放置参考站点,在获得测量数据的同时进行参考测量。
航空磁法勘探
航空磁法勘探概述(姓名:xxx 学号:xxxxxxxx )航空磁法是应用最广的航空物探方法,又称航空磁测或航空磁力勘探,简称航磁。
目前航空磁测用的仪器有两类,一类是测总磁场模数的变化△T,另一类是测总磁场模变化的梯度。
目前在生产中应用的测总磁场模数变化的仪器主要是核子旋进磁力仪和光泵磁力仪,也有用磁通门磁力仪的(见磁法勘探)。
测总磁场模数变化梯度的是航空梯度仪。
它用距离固定的两个磁力仪探头(如光泵磁力仪探头),同时测量地磁场记录其差值(即磁力梯度,可测垂直梯度或水平梯度),一般灵敏度约3×10-4~5×10-4纳特/米。
航空磁法在地质工作中应用较为广泛,用于以下几个方面的地质效果较好:1.地质制图和研究大区域构造在大片研究程度很低的地区和海上,可用小比例尺的航空磁测研究地质构造。
许多火成岩和老变质岩都具有磁性。
根据磁异常场的特征可以区分并圈定它们的范围,包括在沉积盖层下伏的部分。
它们的分布、排列、组合有一定的规律,并且常可见到一些线形特征。
例如,串珠状或雁行排列的局部异常,条带形或弧形的异常带,异常带的错动,异常场区域性特征的线形分界线等,据此可以发现或追索各种断裂、断裂带、褶皱构造等,然后划分地质构造单元。
沉积岩一般磁性很小,但其下常有磁性岩体组成基底。
对航空磁测资料进行定量计算,可以算出磁性体顶面距飞机的高度,减去航高,就可得到沉积岩层的估计厚度,从而圈出沉积盆地的范围,并研究它的特点。
2.找金属矿和其他固体矿藏直接找强磁性矿体(例如磁铁矿)是航空磁法应用的重要方面。
要求发现几十万吨至几亿吨的不同规模矿藏,飞机的飞行高度为几十米到上千米。
有些矿藏虽然不能用航空磁法直接勘探,但可用它快速圈定成矿的远景区,然后进行地面磁测(见磁法勘探)。
3.普查石油和天然气根据小比例尺磁测研究区域构造和沉积盆地的特点,结合其他资料,可以提出找油的远景地区;在进一步的详细工作中,当条件有利的时候,用航空磁法能圈出控制储油构造的二级构造带;如沉积岩中夹有稳定的磁性岩层,还可直接发现可能储油的构造。
地磁暴对航空航天的影响
地磁暴对航空航天的影响地磁暴是指太阳风和宇宙射线的高能粒子与地球磁场相互作用所引发的磁层扰动现象。
它不仅对地球上的生物和通讯系统产生影响,同时也对航空航天领域造成了一定的挑战。
本文将探讨地磁暴对航空航天的具体影响及相应的应对措施。
1. 飞行器导航受影响地磁暴会扰动地球的磁场,进而对飞行器的磁导航系统产生影响。
飞行器通常使用地磁仪和磁航向指示器来确定方向和导航。
然而,地磁暴引起的磁场变化会导致这些仪器的读数不准确,从而使得飞行器的导航能力下降。
为了应对这一问题,航空航天界已开展研究,提出了一些改进的导航系统来提高飞行器的定位精度和航向控制能力。
2. 通信系统受干扰地磁暴会引起电离层的扰动,进而影响航空航天通信系统。
特别是在极地和高纬度地区,电离层的不稳定性会导致无线电波传播的失真和衰落,从而干扰到飞机与地面控制中心之间的通信,甚至可能导致通信中断。
为了解决这个问题,航空业采取了不同的技术手段,如多路径传输和卫星通信系统,以提高通信的可靠性和稳定性。
3. 卫星运行受损地磁暴对航空航天领域的另一个重要影响是对卫星系统的损害。
地磁暴引起强烈的电离层活动,可能导致卫星轨道受到扰动甚至故障。
此外,地磁暴还会增加电子流,加速空间中的粒子,对卫星表面产生损害。
为了保护卫星及其关键设备,航空航天专家提出了各种防护措施,包括电离层改正模型和电子束退火技术。
4. 宇航员健康风险对太空任务而言,地磁暴也会对宇航员的健康带来一定风险。
宇航员在太空中受到来自太阳的高能辐射和宇宙射线的辐射。
地磁暴会改变辐射环境,增加宇航员接收到的辐射剂量。
这对宇航员的健康可能有不利影响,如增加白血病和其他放射病变的患病风险。
因此,进行太空任务时需要充分考虑地磁暴的影响,并采取适当的防护措施来保护宇航员的健康。
总结:地磁暴对航空航天领域产生了一系列影响。
飞行器导航系统的准确性下降,通信系统可能中断,卫星系统受损,宇航员的健康有风险。
为了应对这些挑战,航空航天领域已经采取了多种技术措施,包括改进导航系统、采用多路径传输和卫星通信,实施电离层改正模型和电子束退火技术,以及制定更科学的航天任务计划。
地磁暴对航空航天的影响
地磁暴对航空航天的影响地磁暴对航空航天产生了广泛而重要的影响。
地球的磁场在保护地球免受太阳风暴和地球外高能粒子辐射的同时,也对航空航天活动产生了一定的影响。
本文将探讨地磁暴对航空航天的影响,并讨论应对和缓解这些影响的方法。
一、地磁暴对导航和通信的影响地磁暴会干扰导航和通信系统,对航空航天飞行产生直接影响。
地磁暴期间,地磁场的变动会导致飞行器的磁罗盘指示偏差,影响航向导航的准确性。
此外,地磁暴还会引起无线电频段的电离层扰动,干扰无线电通信信号的传输。
这对于航空交通管制和空中通信系统来说是一个严重的挑战,需要采取相应的应对措施。
二、地磁暴对电子设备的影响地磁暴产生的强磁场变动也会对航空航天器上的电子设备产生影响。
地磁暴期间,磁场的变动可能导致电子设备的异常运行,包括航天器上的导航设备、通信设备和飞行控制系统等。
这种异常运行可能会引发设备故障,使航空航天器的飞行安全受到威胁。
三、地磁暴对太阳能电池板的影响太阳能电池板是航空航天器上常用的能量来源,但在地磁暴期间,高能电离粒子的辐射会对太阳能电池板产生损害。
这种损害可能导致电池板的功率输出下降,进而影响航空航天器的能源供应。
为了应对这一问题,航空航天器需要在设计时选择较为耐受的太阳能电池板,并在地磁暴期间采取相应的措施保护电池板。
四、缓解地磁暴影响的方法针对地磁暴对航空航天的影响,可以采取一些缓解措施。
首先,航空航天器可以增加对磁场变动具有较高容忍度的设备,以降低磁场变动对设备运行的影响。
其次,对于导航和通信系统,可以采用冗余设计,增加备用系统,以确保在地磁暴期间航空航天器的导航和通信功能不受影响。
此外,对于电子设备,可以采用屏蔽措施,将电子设备与磁场隔离,减少外部磁场对设备的影响。
对于太阳能电池板,可以选择耐受辐射损伤的材料,并在设计上考虑增加电池板的保护层。
总结:地磁暴对航空航天产生了广泛而重要的影响。
导航和通信系统、电子设备以及太阳能电池板都可能受到地磁暴的影响,对航空航天器的正常运行产生威胁。
机场跑道磁差计算公式
机场跑道磁差计算公式在航空领域中,机场跑道磁差是一个非常重要的概念。
它指的是飞机在起降过程中需要考虑的磁场偏差,这个偏差可能会对飞行员的导航和飞行造成影响。
因此,正确计算机场跑道磁差是非常关键的。
机场跑道磁差的计算涉及到地球磁场的特性、地理位置和磁北极的位置等因素。
在这篇文章中,我们将介绍机场跑道磁差的计算公式,希望能够为相关人员提供一些帮助。
首先,我们需要了解一些基本的概念。
地球的磁场是由地球内部的磁性物质产生的,它在地球表面形成了一个磁场。
磁北极是地球磁场的一个重要特征,它并不与地理北极重合,而是位于加拿大的一处地方。
磁北极的位置会随着时间而变化,这也是机场跑道磁差需要考虑的一个因素。
机场跑道磁差的计算公式如下:磁差 = 真航向磁航向。
其中,真航向是飞机实际飞行的航向,而磁航向是以磁北极为参考的航向。
通过计算这两者之间的差值,我们就能得到机场跑道的磁差。
在实际应用中,我们需要考虑的因素还有很多。
首先,磁北极的位置会随着时间而变化,因此我们需要使用最新的地球磁场数据来进行计算。
其次,地理位置也会对机场跑道磁差产生影响,不同的地理位置可能会有不同的磁差计算方法。
此外,飞机的飞行高度、速度等因素也会对磁差产生影响。
为了更准确地计算机场跑道磁差,我们可以借助一些专业的软件工具。
这些软件可以根据最新的地球磁场数据和飞机的实际飞行参数,自动计算出机场跑道的磁差值。
这不仅可以提高计算的准确性,还可以节省飞行员的时间和精力。
除了计算机场跑道磁差,我们还需要在实际飞行中注意一些相关的问题。
比如,在飞行过程中,飞行员需要不断地根据最新的磁差数据调整飞机的航向,确保飞行的安全和准确性。
此外,机场的导航设施也需要根据最新的磁差数据进行调整,以确保飞机能够准确地降落和起飞。
总之,机场跑道磁差是航空领域中一个重要的概念,正确计算机场跑道磁差对飞行员和机场管理人员来说都非常关键。
通过使用合适的计算公式和专业的软件工具,我们可以更准确地计算机场跑道磁差,确保飞行的安全和准确性。
航空机载产品磁影响测量不合格的原因
航空机载产品磁影响测量不合格的原因引言:航空机载产品磁影响测量不合格是指在对航空器上的机载产品进行磁影响测量时,测量结果超出了规定的标准范围,从而导致产品不合格。
这种情况可能会对航空器的正常运行产生影响,因此需要深入研究其原因并采取相应的措施进行解决。
一、磁影响测量的背景航空器上的机载产品包括雷达、导航设备、通信设备等,它们对磁场的敏感度较高。
在航空器飞行过程中,可能会受到地球磁场、电气设备的磁场干扰以及外界磁场的影响。
因此,需要对机载产品进行磁影响测量,以确保其在磁场干扰下的正常工作。
二、磁影响测量的目的磁影响测量旨在评估机载产品在不同磁场条件下的工作性能,并确保其不会受到磁场干扰的影响。
通过测量机载产品在磁场中的输出信号,可以评估其灵敏度、线性度、抗干扰能力等性能指标,从而判断其是否符合相关的技术规范和标准要求。
三、磁影响测量不合格的原因1. 设备问题:磁影响测量设备的质量和性能直接影响测量结果的准确性。
如果设备本身存在故障或者校准不准确,就会导致测量结果不可靠。
此外,设备的工作环境也会对测量结果产生影响,例如,存在强磁场或者电磁干扰的环境会导致测量结果出现偏差。
2. 测量方法问题:磁影响测量需要采用合适的方法和技术,以确保测量结果具有可靠性和准确性。
如果选择的方法不当或者操作不规范,就会导致测量结果不合格。
例如,测量时未正确设置测量范围、测量时间不足或者未正确地校准测量设备等都会影响测量结果的准确性。
3. 磁场干扰问题:磁影响测量的一个重要前提是要对测量环境中的磁场进行准确的测量和分析。
如果未能正确评估和控制测量环境中的磁场干扰,就会导致测量结果不合格。
例如,未能排除外界磁场对测量结果的影响、未能正确评估机载产品在不同磁场条件下的工作性能等都可能导致测量结果不合格。
4. 产品设计问题:机载产品的设计也会影响其对磁场的敏感度和抗干扰能力。
如果产品的设计不合理或者存在缺陷,就会导致其在磁场干扰下的工作性能不稳定或者不符合要求。
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对飞机磁场进行精确计算 , 是 在航空磁测中 , 有效进行磁干扰 补 偿 、 提高航空磁力测量精度的
1 5] 。飞 机 背 景 磁 场 补 偿 的 优 劣 不 仅 与 重要前提 [
模型参数估计精 度 有 关 , 还与飞机空间位置的变 化有关 。 由于地 磁 场 存 在 梯 度 变 化 , 空间位置的 变化将引起地磁 场 测 量 结 果 的 起 伏 , 从而影响到 飞机磁场的补偿效果 。 本文根据高精度航磁测量 的需要 , 利用某型飞机磁补偿学习飞行实验数据 , 对地磁场梯度对飞机磁场求解精度和磁干扰补偿 率的影响进行了分析计算 。
3
、 轴形成的方向角 ❋ 、 、 决 定 ,
磁探仪测量的磁 场 值 , 其大小为地磁场总强度值 与飞 机 干 扰 磁 场 在 地 磁 场 方 向 上 的 投 影 值
’ ’
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3
∑’ˋ
∳ =1
3 3
∳ ∳
( ) 2 ( ) 3 ( ) 4
之和 , 即
∳
( ) 1 = + ’ 根据文献 [ ] 提出的飞机磁场模型 , 飞机磁场 1 主要由固有磁场 、 感应磁场以及涡流磁场3部分 组成 。 其中 , 固有 磁 场 主 要 由 飞 机 上 的 磁 性 物 质
收稿日期 : 2 0 1 1 1 0 0 6。 项目来源 : 国防重点实验室基金资助项目 ( ) 。 5 1 4 4 4 0 6 0 1 0 1 J B 1 1 0 8
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其中 ,∳ ∲和
∳ ∲
为与地磁场和航向有关的比例系
和电流 源 产 生 , 可 分 解 为 与 ❋、 、 三 轴 平 行 的 分量 ( , 磁探仪所检测的是这些分量在 ∢ ∢ ∢ 1、 2、 3) 地磁场矢量 方向上的投影( ; 感应 ’ ’ ’ 1、 2、 3) 磁场各分量与地磁场在各坐标轴上的投影成一定 比例 ; 涡流磁场各 分 量 与 投 影 到 各 坐 标 轴 上 的 地 磁场变化率成正比 。 设 ˋ c o s ❋, ˋ o s , ˋ 1= 2 =c 3 [ ] 2 有 : = c o s ,
] 2 : 由于飞机机动产生的磁场变化量为 [
三分量瞬态值 ; 飞机机动过程中 , 地磁场三分量梯 度引起的地磁场三分量变化使得磁传感器三轴输 出不稳定 , 叠加了小量干扰 , 即 =
æ ɶ
( )= ’ [ +ˊ( ) ] ( ) 6 ‟ ˇ ˇ - ’( ) 其中 , ∳ 为与航 迹 有 关 的 方 向 余 弦 ; ) 为方向 ˊ ˇ ∳( ) 余弦变化小量 ; 方向余弦 ˋ + ˊ ˇ ∳= ∳(
文章编号 : ( ) 1 6 7 1 8 8 6 0 2 0 1 1 1 2 1 4 8 2 0 4
Hale Waihona Puke 文献标志码 : A地磁场梯度对飞机磁场求解精度的影响分析
谭 斌1 林春生1 张 宁1 张 坚1
( 武汉市解放大道 7 ) 1 海军工程大学兵器工程系 , 1 7号, 4 3 0 0 3 3
6 卷第 1 2期 第3
谭 斌等 : 地磁场梯度对飞机磁场求解精度的影响分析
1 4 8 3
2] 数, 则飞机磁场可以表示为 [ :
其中 , 、 æ 、
ɶ
为矢量 磁 传 感 器 测 得 的 地 磁 场
( ) 5 ∳ + ’ = ’ + 当飞机在直 航 向 上 进 行 小 幅 度 机 动 飞 行 时 ,
2] 得小幅度机动方程为 [ :
+
æ
=
+
æ
( ) 1 3
∳
。经简化 式中 , ( ) 7 、
æ
、
ɶ
= ɶ + ɶ 为确定的航向地磁场三分量
( )= ˙1 ‟ ˇ ˊ ˊ ˊ ˊ 1 +˙ 2 2 +˙ 3 1 +˙ 4 2 其中 ,
3
值 ; 、æ 、ɶ 为 飞 机 机 动 过 程 中 地 磁 场 三 分 量 梯度引起的地磁场三分量变化小量 。 设在测量区 域内地磁场 三 分 量 的 纬 度 水 平 梯 度 ∬φ 、 、ɶ , ∬ æ φ φ ∬ 经度水平 梯 度 ∬λ 、 ∬ ∬ ∬ ∬ ɶ ɶ λ、 λ 和 垂 直 梯 度∬ 、 æ æ 、 都为常数 , 则由地 磁 场 三 分 量 梯 度 引 起 的 地 磁 场 三分量变化量为 : = ∬φ
摘 要: 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 、 、 、 ʎ 9 0 ʎ 1 8 0 ʎ 2 7 0 ʎ 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. 相应的磁干扰补偿率将下降 3 2 4, 5. 3% 。 关键词 : 航空磁测 ; 飞机磁场 ; 求解精度 ; 地磁场梯度 中图法分类号 : P 2 2 3. 6
第3 6卷 第1 2期 2 0 1 1年1 2月
武 汉 大 学 学 报 · 信 息 科 学 版 G e o m a t i c sa n dI n f o r m a t i o nS c i e n c eo fWu h a nU n i v e r s i t y
V o l . 3 6N o . 1 2 D e c . 2 0 1 1
图 1 飞机磁场模型坐标系 F i . 1 C o o r d i n a t eS s t e mo fA i r c r a f tM a n e t i c g y g F i e l dM o d e l
1 飞机磁场模型
以飞机上磁探设备位置为坐标中心建立坐标 系, 向 前 为 正; 轴 与 飞 机 ❋ 轴 与 飞 机 纵 轴 平 行, 横轴平行 , 向右 为 正 ; 轴 与 飞 机 的 垂 直 轴 平 行 , 向下为正 , 如图 1 所 示 。 其 中 , 磁场矢量 , 地磁场矢量 表示飞机背景 为光泵 的方向由地磁场与 ❋、