固定翼時間域航空電磁探測的整體反演方法研究

《固定翼時間域航空電磁探測的整體反演方法研究》是依託吉林大學，由朱凱光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：固定翼時間域航空電磁探測的整體反演方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱凱光
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

我國礦產資源保障能力不足，嚴重製約國家社會經濟發展，甚至威脅國家安全,攻深探盲戰略是解決礦產資源緊缺的重要途徑。固定翼時間域航空電磁系統具有探測深度大、導電率識別能力強的優勢，是深部礦產資源快速勘查的重要手段。本項目針對固定翼時間域電磁系統在飛行探測過程中，發射與接收線圈相對位置、姿態等發生變化等問題，將代表系統裝置參數的系統校正模型引入常規反演，提出基於光滑連續模型的校正-反演一體化的整體反演方法。採用B樣條理論建立測區的光滑連續三維大地模型及系統校正模型，實現測區範圍內大地模型的空間約束及系統校正模型的時間約束，基於預處理共軛梯度研究大型矩陣計算技術，進行測區所有數據的三分量同時反演，避免了各分量由於校正誤差不一致而帶來的反演結果不一致等問題。本項目的實施將提供一套集校正、反演於一體的固定翼時間域電磁探測的整體反演算法，為提高我國礦產資源的快速勘查能力奠定重要的技術基礎。

結題摘要

固定翼時間域航空電磁探測是深部礦產資源勘查的重要技術手段。本項目針對固定翼時間域電磁系統在飛行探測過程中系統參數以及發射接收線圈的姿態變化，將代表系統裝置的系統校正模型參數引入到常規反演中，提出了基於光滑連續模型“校正-反演”一體化的整體反演方法。本項目以固定翼時間域三分量電磁正演計算、系統參數對電磁回響影響分析、系統校正模型與大地模型參數的格線化、整體反演計算方法研究以及模擬飛行實驗為主要研究內容，採用從全測線的擬二維約束反演，推進到帶系統校正模型的擬二維、擬三維整體反演的遞進研究方法，達成了項目的研究目標。 本項目推導了固定翼航空電磁探測任意發射線圈、接收線圈姿態角度和吊艙擺動角度情況下三分量電磁場正演計算公式，分析了發射線圈、接收線圈姿態和吊艙擺動對電磁回響的影響，確定了吊艙同向擺動以及發射、接收線圈的俯仰角度為系統校正參數；採用B樣條理論建立了整個測區的光滑連續三維大地模型及系統校正模型，實現了模型的參數化和格線化；基於正則化反演理論，設計了整體反演的目標函式，引入模型同測點的縱向約束、鄰測點的橫向約束、鄰測線的水平約束和先驗信息作為約束項，建立了反演疊代方程；在反演疊代中，採用超鬆弛預處理共軛梯度算法，求解大型稀疏疊代矩陣，通過對係數矩陣的預處理，矩陣條件數以平方根規律下降，加快了收斂速度；在反演計算中，利用多步長累加算法求取雅克比矩陣，採用線性搜尋自適應疊代方法自動選取正則化因子，增強了反演計算的穩定性。 本項目分別對大地模型進行一維、二維、三維正演計算，通過正演數據以及加噪數據的整體反演實驗，完善並驗證整體反演算法；同時搭建了模擬飛行實驗平台，模擬飛行數據的整體反演結果進一步表明了本項目研究的反演算法的有效性。項目組共發表學術論文11篇，申請發明專利3項，授權1項，軟體著作權2項，研究成果獲得省部級獎勵3項，項目執行期間培養碩士研究生3名，博士研究生4名，其中已畢業博士3名，已畢業碩士2名。