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在水下地磁辅助导航中,精准可靠的参考地磁图是整个组合导航系统实现准确定位的基础,水下地磁辅助导航需要构建高精度的基础地磁数据库。而在我国高分辨率、高精度的海洋地磁数据缺乏,且多为航测地磁数据,分辨率和精度都无法满足匹配导航的要求。本文针对上述问题主要开展了以下方面的研究工作:
(1)研究海洋地磁测量方法,并进行了海洋地磁测量试验。分析了地磁场的基本原理,根据水下地磁辅助导航系统对地磁基准图的要求,制定了海磁测量试验技术方案,获取了10Km×5Km海域的地磁数据。
(2)研究海磁数据的处理方法。对实测的海磁数据进行各种处理,包括数据重采样、有效性检测、奇异值剔除、日变改正、平差处理等,应用门限滤波和最小二乘拟合法对奇异值进行剔除与补偿,采用基于不同阶次的多项式拟合模型平差处理方法对数据进行平差处理,并对处理结果进行了分析。
(3)地磁强度等值线图生成方法与适配性特征分析。对几种常用的插值方法进行了比较和验证,得出Kriging插值法对海磁数据的插值精度最高。将双线性内插法和小波分形插值法用于对地磁图的精化处理,提出需要根据磁图的地磁场特征对两种插值方法进行选择。选择几种特征参数对地磁图的适配性特征进行分析,通过仿真试验,得出可以利用标准差、起伏度、峰态系数、分形特征、局部差异熵等参数对地磁图的适配性特征进行分析,在磁图上选择出可匹配区,为航迹规划提供指导。
(4)设计和开发了基于实测海磁数据的水下地磁辅助导航管理子系统。实现了海图和磁图的管理与操作、磁图的特征分析和航迹规划、数据通讯与管理、航迹实时显示、系统安全管理等功能,成为水下地磁辅助导航仿真与原型系统的一部分。
本文对面向辅助导航的海磁数据测量、处理与分析方法进行研究,具有一定的理论价值和应用价值,为水下地磁辅助导航的工程实现奠定了基础。