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航空重力测量数据滤波处理算法研究

作　者: 田颜锋
导　师: 李姗姗
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 航空重力测量数据处理厄特弗斯改正水平加速度改正交叉耦合改正预处理 Fourier变换 FIR低通滤波器窗函数时频分析 Wigner-Ville分布
分类号: P223
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

航空重力测量中,重力异常数据的量级一般不足100毫伽,噪声的幅度往往是其几百倍甚至上千倍,消除动态条件下传感器的强噪声并保留完整的重力异常信息是将航空重力测量付诸于实践的关键问题。滤波提取是航空重力测量数据处理的一个重要环节,合理的频域通带、适宜的滤波方法能够有效提高航空重力测量的数据处理精度。本文研究了航空重力观测数据的处理方法,重点探讨了空中扰动重力的滤波处理算法,并用实测数据进行了试验验证。本文的主要工作及创新点如下:1、结合牛顿第二定律,建立了航空矢量重力测量的数学模型,研究了航空标量重力测量数据的处理方法,给出利用该模型进行扰动重力计算的实用公式。根据航空重力数据处理流程,研究了厄特弗斯改正、水平加速度改正、交叉耦合改正、测线比力、载体垂直加速度、空间改正以及正常重力的计算模型,进行了各项改正精度分析。2、讨论了航空重力测量中水平加速度改正的两种方法:两步法和一步法,明确指出为减小一步法中平方项引起的系统误差,计算水平加速度改正所用的原始数据应作预滤波处理,提出了基于稳定平台减震系统确定预滤波尺度的方法,确定的预滤波尺度与根据平台稳定周期确定的尺度相当。分别利用FIR低通滤波器、Haar小波、db4小波、db6小波、sym4小波进行预滤波处理,得到了适用于预滤波处理中的小波函数。3、为滤除观测数据中的大量噪声,利用FIR低通滤波器计算了部分实测数据。依据航空重力测量数据的频谱特性确定了所需滤波器的技术指标,实现了FIR低通滤波器的窗函数法设计。4、为进一步提高航空重力测量的滤波处理精度,提出在时频通域处理航空重力测量数据的方法,包括数据的时频分析、时频通域支撑区的获取、时频通域滤波器的设计和时域数据重构,利用模拟算例验证了时频通域的滤波提取效果。设计了符合航空重力数据滤波处理要求的时频通域滤波器,对部分实测数据进行了试算,验证了计算Wigner-Ville分布、确定了时频通域的可行性,最后指出时频域滤波处理扰动重力数据时应该注意的问题。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 航空重力测量研究进展  11-12
  1.3 航空重力数据滤波处理技术  12-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-16
第二章航空重力测量数据处理的数学基础  16-27
  2.1 常用的坐标系统及其变换关系  16-18
  2.2 离散Fourier 变换及其应用  18-20
  2.3 FIR 低通滤波器  20-22
  2.4 时频分析  22-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章空中重力异常计算与误差分析  27-39
  3.1 航空重力测量的数学模型  27-29
  3.2 航空重力数据处理及误差分析  29-37
  3.3 航空重力数据处理流程  37
  3.4 本章小结  37-39
第四章航空重力数据的滤波处理  39-55
  4.1 水平加速度改正的预滤波处理  39-47
  4.2 空中扰动重力的FIR 低通滤波处理  47-51
  4.3 FIR 滤波处理功效分析  51-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章航空重力数据的时频域滤波处理探讨  55-72
  5.1 Hilbert 变换与解析信号  55-58
  5.2 Wigner-Ville 分布及其逆变换  58-64
  5.3 航空重力数据时频通域滤波处理探讨  64-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章总结及展望  72-74
  6.1 本文工作总结  72-73
  6.2 展望  73-74
参考文献  74-77
作者简介攻读硕士学位期间完成的主要工作  77-79
致谢  79

航空重力测量数据滤波处理算法研究

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