本文關(guān)鍵詞：徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)域航空電磁系統(tǒng)飛行參數(shù)擬合

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【摘要】：時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)(ATEM)具有發(fā)射磁矩大、空間探測(cè)分辨率高、探測(cè)深度大、探測(cè)效率高等優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查、水資源快速調(diào)查等領(lǐng)域。但航空電磁系統(tǒng)在實(shí)際探測(cè)飛行過程中，發(fā)射—接收線圈由于受飛行速度、氣流、風(fēng)向等影響，導(dǎo)致其姿態(tài)的實(shí)時(shí)變化，造成航空電磁系統(tǒng)產(chǎn)生幾何誤差，影響了航空電磁測(cè)量精度和數(shù)據(jù)解釋精度。 本文以時(shí)間域航空電磁法理論為基礎(chǔ)并依托國家重大科研裝備研制項(xiàng)目《深部資源探測(cè)核心裝備研發(fā)》的課題《航空瞬變電磁勘探儀》中的子課題《多模態(tài)航空瞬變電磁系統(tǒng)標(biāo)定算法與實(shí)現(xiàn)》，提出利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合方法對(duì)時(shí)域航空飛行系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行擬合。主要進(jìn)行了如下研究： 1、對(duì)時(shí)域有限導(dǎo)體的電磁響應(yīng)計(jì)算進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并分別計(jì)算了非磁性導(dǎo)電球體，非磁性導(dǎo)電柱體及導(dǎo)電薄板的電磁響應(yīng)。介紹了基于異常線圈的時(shí)域航空電磁系統(tǒng)測(cè)試原理及電磁響應(yīng)計(jì)算公式。最終確定了異常線圈和有限導(dǎo)體之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，只要異常線圈與有限導(dǎo)體時(shí)間常數(shù)相同，那么異常線圈的響應(yīng)就可以模擬有限導(dǎo)體的響應(yīng)。 2、基于時(shí)域電磁場(chǎng)基本理論，根據(jù)Neumann互感計(jì)算式詳細(xì)推導(dǎo)了任意位置的線圈互感計(jì)算公式。線圈位置的變化直接影響互感數(shù)值，進(jìn)而影響整個(gè)電磁系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)。將任意位置線圈互感計(jì)算公式帶入基于異常線圈的時(shí)域航空系統(tǒng)電磁響應(yīng)計(jì)算公式中，最終推導(dǎo)出電磁響應(yīng)的計(jì)算式。并根據(jù)主成分分析原理，對(duì)時(shí)域航空電磁系統(tǒng)的飛行參數(shù)進(jìn)行了貢獻(xiàn)率計(jì)算并排序。 3、時(shí)域航空電磁系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)量較大，輸入?yún)?shù)較多。結(jié)合上述特點(diǎn)，，提出了利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)飛行參數(shù)進(jìn)行擬合。徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有擬合度高、擬合速度快、無過擬合現(xiàn)象的優(yōu)勢(shì)。利用該擬合方法對(duì)電磁響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)線剖面的批量數(shù)據(jù)擬合，并與最小二乘法擬合效果進(jìn)行對(duì)比。 4、利用本文提出的擬合方案對(duì)實(shí)驗(yàn)室理論仿真數(shù)據(jù)，野外動(dòng)態(tài)模擬飛行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及野外實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合研究。單一異常體理論仿真計(jì)算數(shù)據(jù)的絕對(duì)誤差平均值小于20nV/m2，擬合優(yōu)度達(dá)到0.91。雙異常體理論數(shù)據(jù)絕對(duì)誤差平均值為160nV/m2，擬合優(yōu)度約為0.87。動(dòng)態(tài)模擬飛行實(shí)驗(yàn)擬合優(yōu)度約為0.82。河南桐柏野外實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在異常線圈中心位置的擬合相對(duì)誤差小于1%，擬合優(yōu)度為0.97；整條剖面測(cè)線的擬合相對(duì)誤差小于±5%，平均值為2.5%，擬合優(yōu)度為0.91。結(jié)果表明徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合算法能夠較好地實(shí)現(xiàn)航空電磁系統(tǒng)飛行參數(shù)的擬合，為航空電磁系統(tǒng)海量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的快速處理提供了新方法。
【關(guān)鍵詞】：時(shí)域航空電磁系統(tǒng) 主成分分析 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)擬合
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH763.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 研究背景與研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11-12
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 第2章 時(shí)域有限導(dǎo)體電磁響應(yīng)特征分析13-25
• 2.1 時(shí)域航空電磁法原理13-21
• 2.1.1 非磁性導(dǎo)電球體電磁響應(yīng)14-16
• 2.1.2 非磁性導(dǎo)電圓柱體電磁響應(yīng)16-18
• 2.1.3 導(dǎo)電薄板電磁響應(yīng)18-20
• 2.1.4 大回線外導(dǎo)電薄板響應(yīng)20-21
• 2.2 基于異常線圈的時(shí)域航空電磁系統(tǒng)測(cè)試原理21-22
• 2.3 異常線圈電磁響應(yīng)理論計(jì)算22-23
• 2.4 異常線圈與有限導(dǎo)體對(duì)應(yīng)關(guān)系23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 電磁響應(yīng)特征參數(shù)提取與擬合方法25-33
• 3.1 時(shí)域航空電磁數(shù)據(jù)的主成分分析25-27
• 3.1.1 主成分分析的原理及意義25-26
• 3.1.2 主成分分析法的計(jì)算方法26-27
• 3.2 基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空電磁數(shù)據(jù)擬合27-32
• 3.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理28-29
• 3.2.2 徑向基(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)29-30
• 3.2.3 基于 PCA-RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 基于異常線圈的時(shí)域航空電磁系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算33-41
• 4.1 任意位置線圈互感計(jì)算33-35
• 4.2 時(shí)域航空電磁系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)值計(jì)算35-37
• 4.3 典型基于異常線圈時(shí)域航空電磁系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)分析37-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 基于 PCA-RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空飛行參數(shù)擬合41-47
• 5.1 航空飛行參數(shù)貢獻(xiàn)率分析41-43
• 5.2 擬合指標(biāo)的選取43
• 5.3 最小二乘法擬合與徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合對(duì)比分析43-44
• 5.4 理論數(shù)據(jù)擬合測(cè)試結(jié)果分析44-46
• 5.4.1 單異常體理論數(shù)據(jù)擬合45
• 5.4.2 雙異常體理論數(shù)據(jù)擬合45-46
• 5.5 本章小結(jié)46-47
• 第6章 野外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合分析47-52
• 6.1 長(zhǎng)春大鵝島不同高度動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)47-48
• 6.2 長(zhǎng)春大鵝島不同異常線圈動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)48-49
• 6.3 河南桐柏航空飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合49-51
• 6.3.1 單異常體野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合50-51
• 6.3.2 單異常體野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分段擬合51
• 6.4 本章小結(jié)51-52
• 第7章 全文總結(jié)52-54
• 7.1 全文總結(jié)52-53
• 7.2 后續(xù)工作的建議53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 作者簡(jiǎn)介57
• 發(fā)表論文57-58
• 致謝58

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1040775