RU2447405C2 - Method for widening magnetic field navigation application areas - Google Patents
Method for widening magnetic field navigation application areas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447405C2 RU2447405C2 RU2010117141/28A RU2010117141A RU2447405C2 RU 2447405 C2 RU2447405 C2 RU 2447405C2 RU 2010117141/28 A RU2010117141/28 A RU 2010117141/28A RU 2010117141 A RU2010117141 A RU 2010117141A RU 2447405 C2 RU2447405 C2 RU 2447405C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anomalies
- magnetic field
- field
- pseudomagnetic
- earth
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области навигации по геофизическим полям и может быть использовано при навигации аэроносителей в труднодоступных районах, навигации подводных аппаратов при поисках месторождений полезных ископаемых на больших глубинах на акваториях, и при навигации аэроносителя, измеряющего современное магнитное поле, по старым эталонным картам магнитного поля для увязки полей между собой и переноса современных координат на эталонные (старые) карты - «увязка координат».The invention relates to the field of navigation through geophysical fields and can be used when navigating air carriers in hard-to-reach areas, navigating underwater vehicles when searching for mineral deposits at great depths in water areas, and when navigating an air carrier measuring a modern magnetic field using old reference magnetic field maps for linking fields to each other and transferring modern coordinates to reference (old) maps - “coordinate linking”.
Известен способ определения своего места кораблями и самолетами по рельефу морского дна или местности, соответственно [1].There is a method of determining their place by ships and aircraft on the topography of the seabed or terrain, respectively [1].
Известно также техническое решение в данной области при определении своего места носителем магнитометрической аппаратуры по эталонному магнитному полю Земли [2].There is also a technical solution in this area when determining its place by the carrier of magnetometric equipment according to the reference magnetic field of the Earth [2].
Из известных способов и технических решений оба источника [1, 2] являются наиболее близкими к заявленному решению.Of the known methods and technical solutions, both sources [1, 2] are closest to the claimed solution.
Недостаток известных способов [1, 2] заключается в том, что навигация по магнитному полю не может осуществляться на всех территориях и акваториях Земного шара, т.к. многие районы не имеют достаточной для навигации плотности сети наблюдения эталонного магнитного поля Земли и даже имеются «пустые» участки, где магнитные съемки отсутствуют. При навигации по рельефу один и тот же носитель не может осуществлять определения своего места над местностью и на акваториях. По магнитному полю, к примеру, аэроноситель может осуществить навигацию как над территориями, так и на акваториях. Целью настоящего изобретения является возможность осуществления магнитной навигации в любых районах Земного шара, где магнитная навигация известными способами не может быть выполнена или выполняется с большой погрешностью.A disadvantage of the known methods [1, 2] is that navigation in a magnetic field cannot be carried out in all territories and waters of the globe, because many areas do not have enough density for navigation to observe the Earth’s reference magnetic field and there are even “empty” areas where there are no magnetic surveys. When navigating a terrain, the same medium cannot determine its position above the terrain and in the water areas. By a magnetic field, for example, an air carrier can navigate both over territories and in water areas. The aim of the present invention is the possibility of magnetic navigation in any region of the globe where magnetic navigation by known methods cannot be performed or is performed with a large error.
Поставленная цель достигается тем, что производится измерение модуля магнитного поля Земли на профиле с подвижного носителя, карты магнитного поля Земли мелкого масштаба или на отдельных маршрутах, и/или рельефа местности, и/или батиметрических данных, и/или спутниковой альтиметрии на акваториях, и/или карты структурных горизонтов (сейсмических, гравитирующих, электрических), локальные геологические объекты, данные о физических свойствах пород, теоретические, лабораторные или экспериментальные зависимости между различными физическими свойствами пород в заданном районе и/или регионе.This goal is achieved by measuring the magnitude of the Earth’s magnetic field on a profile from a mobile carrier, a small-scale map of the Earth’s magnetic field or on separate routes, and / or terrain, and / or bathymetric data, and / or satellite altimetry in the waters, and / or maps of structural horizons (seismic, gravitational, electrical), local geological objects, data on the physical properties of rocks, theoretical, laboratory or experimental relationships between different physical rock properties in a given area and / or region.
При этом, согласно изобретению, используя имеющиеся зависимости между физическими свойствами пород и геофизическими полями, дополнительно к редким данным по магнитному полю Земли выполняют вычисление псевдомагнитных аномалий по имеющимся геофизическим полям и геологическим разрезам, коррелируют наблюденное поле со всеми псевдомагнитными аномалиями и выбирают те псевдомагнитные аномалии, которые с ним (реальным полем) коррелируются, с помощью множественной регрессии вычисляют весовые коэффициенты различных псевдомагнитных аномалий, суммируют эти аномалии с учетом весовых коэффициентов, полученную сумму отождествляют с эталонным магнитным полем Земли исследуемого участка и определяют точные координаты носителя путем сопоставления информации, полученной с помощью бортовой системы измерения магнитного поля Земли, с эталонной информацией о поле в вычисленных псевдомагнитных аномалиях посредством вычисления некоторого функционала типа корреляционной функции и поиском экстремума этой функции.Moreover, according to the invention, using the existing relationships between the physical properties of rocks and geophysical fields, in addition to rare data on the Earth’s magnetic field, pseudomagnetic anomalies are calculated from existing geophysical fields and geological sections, the observed field is correlated with all pseudomagnetic anomalies, and those pseudomagnetic anomalies are selected, which are correlated with it (real field), using multiple regression, the weight coefficients of various pseudomagnetic anomalies are calculated st, these anomalies are summarized taking into account the weight coefficients, the resulting amount is identified with the Earth’s reference magnetic field of the studied area and the exact coordinates of the carrier are determined by comparing the information obtained using the Earth’s on-board magnetic field measurement system with the field reference information in the calculated pseudomagnetic anomalies by calculating some functional such as a correlation function and the search for the extremum of this function.
Такое конструктивное выполнение способа расширения районов применения навигации по магнитному полю позволяет осуществлять навигацию в районах, где магнитное эталонное поле изучено слабо или местами и даже отсутствует полностью.Such a constructive implementation of the method of expanding the areas of application of magnetic field navigation allows navigation in areas where the magnetic reference field is poorly studied or in some places and even completely absent.
Это достигается следующим образом.This is achieved as follows.
Неотъемлемой частью всех навигационных систем по геофизическим полям является ЭВМ на борту носителя, датчики скорость и курса. Это постоянно обеспечивает приближенную навигацию, которая уточняется по геофизическому полю.An integral part of all navigation systems in geophysical fields is a computer on board the carrier, speed and course sensors. This constantly provides approximate navigation, which is specified by the geophysical field.
Навигация по аномальному магнитному полю относится к методам высокоточной навигации. Осуществляется она путем сопоставления выполненных ранее съемок, т.н. эталонных съемок, с выполненными измерениями для определения местоположения носителя в момент измерения. Осуществляется она путем сопоставления выполненных ранее съемок, т.н. эталонных съемок, с выполненными измерениями и для определения местоположения носителя в момент измерения. Сопоставление наблюденного с носителя магнитного поля Земли с эталонным производится обычно путем оценки функционала типа взаимокорреляционной функции и поиском экстремума этой функции.Anomalous magnetic field navigation is a highly accurate navigation technique. It is carried out by comparing previously performed surveys, the so-called reference surveys, with measurements taken to determine the location of the medium at the time of measurement. It is carried out by comparing previously performed surveys, the so-called reference surveys, with measurements taken and to determine the location of the medium at the time of measurement. A comparison of the Earth’s observed magnetic field with the reference field is usually done by evaluating a functional such as a cross-correlation function and searching for the extremum of this function.
В настоящее время высокоточной аэромагнитной, гидромагнитной и наземной съемками покрыты многие районы. Погрешность съемки в этих районах достигает 1-2 нТл. Это надежные эталонные участки для магнитной навигации и/или корректировки навигационных параметров носителя по магнитному полю.Currently, many areas are covered by high-precision aeromagnetic, hydromagnetic and ground surveys. The shooting error in these areas reaches 1-2 nT. These are reliable reference areas for magnetic navigation and / or adjustment of the navigation parameters of the medium in a magnetic field.
Однако многие районы до сих пор покрыты лишь региональными съемками или только редкой сетью региональных маршрутов. Навигацию по таким полям осуществлять можно лишь с большой погрешностью. Требуется найти такие способы, с помощью которых можно повысить точность навигации в таких районах. Для этого необходимо повысить точность эталонных магнитных аномалий. Это можно сделать путем вычисления дополнительных теоретических магнитных аномалий по известным в исследуемом районе другим геофизическим полям и геолого-геофизическим разрезам. Это будут т.н. псевдомагнитные аномалии, с помощью которых можно повысить точность навигации по магнитному полю во много раз.However, many areas are still covered only by regional surveys or only by a rare network of regional routes. You can only navigate through these fields with a large error. It is required to find such methods by which it is possible to improve the accuracy of navigation in such areas. For this, it is necessary to increase the accuracy of the reference magnetic anomalies. This can be done by calculating additional theoretical magnetic anomalies from other geophysical fields and geological and geophysical sections known in the study area. These will be the so-called pseudomagnetic anomalies, with which you can increase the accuracy of navigation in the magnetic field many times.
Необходимо отметить связь между потенциалом притяжения и магнитным потенциалом, а также между некоторыми вторыми производными гравитационного потенциала и составляющими напряженности магнитного поля H и Z. Связь между производными магнитного и гравитационного потенциала может быть использована при интерпретации данных гравитационной и магнитной съемок, в т.ч. при пересчете данных одних съемок в другие [3].It should be noted the relationship between the attraction potential and the magnetic potential, as well as between some second derivatives of the gravitational potential and the components of the magnetic field H and Z. The relationship between the derivatives of the magnetic and gravitational potential can be used in interpreting the data of gravitational and magnetic surveys, including when recalculating data from one survey to another [3].
Так, по распределению поля силы тяжести, вычисляются производные магнитного потенциала [4]. Также псевдомагнитные аномалии используются для интерпретации данных магнитных и гравитационных съемок. Если псевдомагнитные и реальные магнитные аномалии совпадают, то магнитное и гравитационное поля обусловлено одними и теми же причинами. Расхождение между этими аномалиями свидетельствует о существовании только гравитирующих или только магнитных объектов [5].So, by the distribution of the gravity field, the derivatives of the magnetic potential are calculated [4]. Pseudomagnetic anomalies are also used to interpret data from magnetic and gravity surveys. If the pseudomagnetic and real magnetic anomalies coincide, then the magnetic and gravitational fields are due to the same reasons. The discrepancy between these anomalies indicates the existence of only gravitating or only magnetic objects [5].
Гравитационное поле может быть измеренным (аэро, надводные и наземные съемки), альтиметрия на акваториях, поправки Буге, вычисленные по рельефу дна моря или дневному рельефу, или вычисленные по другим геофизическим методам (сейсморазведка, электроразведка и др.) и/или результатам их интерпретации.The gravitational field can be measured (aerial, surface and ground surveys), altimetry in water areas, Bouguer corrections calculated from the topography of the sea or daytime topography, or calculated by other geophysical methods (seismic, electrical, etc.) and / or the results of their interpretation .
Сопоставление плотности пород с другими физическими свойствами выявляет определенные статистические связи между ними, хотя и ограниченные многими условиями. При постоянстве модулей упругости скорость распространения упругих волн в большинстве случаев пропорциональна плотности: более плотные породы характеризуются повышенной скоростью упругих волн. Общей закономерной связи плотности пород с магнитной восприимчивостью не наблюдается. Породы, имеющие одинаковую плотность, могут в зависимости от условий их образования обладать совершенно различной магнитной восприимчивостью. Магнитная восприимчивость магматических пород растет с повышением их плотности и основности. Между плотностью и магнитной восприимчивостью осадочных пород корреляционной связи не обнаружено.A comparison of the density of rocks with other physical properties reveals certain statistical relationships between them, although limited by many conditions. With a constant modulus of elasticity, the velocity of propagation of elastic waves in most cases is proportional to density: denser rocks are characterized by an increased speed of elastic waves. A general regular relationship between the density of rocks and magnetic susceptibility is not observed. Rocks with the same density may, depending on the conditions of their formation, have completely different magnetic susceptibilities. The magnetic susceptibility of igneous rocks increases with an increase in their density and basicity. No correlation was found between the density and magnetic susceptibility of sedimentary rocks.
При ионной проводимости и постоянной минерализации поровых вод для изверженных и осадочных пород наблюдается прямая зависимость удельного электрического сопротивления от плотности. Присутствие электронопроводящих минералов приводит к повышению плотности и к уменьшению удельного электрического сопротивления. С увеличением минерализации пластовых вод электрическое сопротивление снижается, плотность при этом может остаться неизменной [4].With ionic conductivity and constant mineralization of pore water for igneous and sedimentary rocks, a direct dependence of the electrical resistivity on density is observed. The presence of electronically conductive minerals leads to an increase in density and a decrease in electrical resistivity. With increasing salinity of formation water, the electrical resistance decreases, and the density may remain unchanged [4].
В справочнике геофизика [4] приводятся плотности интрузивных пород, эффузивных пород различного состава и возраста, метаморфических и осадочных пород, а также взаимосвязь плотности с другими физическими свойствами горных пород:The reference book of geophysics [4] gives the density of intrusive rocks, effusive rocks of different composition and age, metamorphic and sedimentary rocks, as well as the relationship of density with other physical properties of rocks:
- между удельным электрическим сопротивлением и плотностью пород устанавливается прямая корреляционная связь при условии ионной природы проводимости постоянства степени минерализации пластовых и поровых вод;- between the electrical resistivity and the density of the rocks, a direct correlation is established under the condition of the ionic nature of the conductivity of a constant degree of mineralization of the formation and pore waters;
- скорость распространения упругих волн пропорциональна плотности пород при определенных значениях и постоянстве модулей упругости.- the propagation velocity of elastic waves is proportional to the density of the rocks at certain values and the constancy of the elastic moduli.
Поэтому в случае использования таких приближенных зависимостей они могут быть уточнены на этапе вычисления нормированных по наблюденному МПЗ псевдомагнитных аномалий.Therefore, in the case of using such approximate dependences, they can be refined at the stage of calculating the pseudomagnetic anomalies normalized from the observed MPF.
Для вычисления псевдомагнитных аномалий может быть предложена следующая последовательность действий: вычисляется плотность по электрическим и скоростным свойствам разреза, по реальной плотности и вычисленной решается прямая задача гравиразведки, а полученные гравитационные аномалии пересчитываются в псевдомагнитные [5].To calculate pseudomagnetic anomalies, the following sequence of actions can be proposed: the density is calculated by the electric and velocity properties of the section, the direct gravity prospecting problem is solved by the real density and calculated, and the obtained gravitational anomalies are converted into pseudomagnetic [5].
При наличии информации о дневном рельефе и глубинах моря вычисляются поправки Буге, которые характеризуют поверхностный и зачастую более плотный и поэтому магнитный слой переменной мощности. Поэтому он может иметь значимую долю в наблюденном поле и должен быть пересчитан прямо (но это трудоемко для расчетов магнитного поля) или через гравитационное поле в псевдомагнитные аномалии [5]. Точно так же спутниковая альтиметрия, призванная уточнить гравитационное поле Земли на акваториях, пересчитывается в псевдомагнитные аномалии.If there is information about the daily topography and depths of the sea, the Bouguer corrections are calculated, which characterize the surface and often more dense and therefore magnetic layer of variable power. Therefore, it can have a significant fraction in the observed field and must be recalculated directly (but this is difficult for calculating the magnetic field) or through the gravitational field to pseudomagnetic anomalies [5]. In the same way, satellite altimetry, designed to clarify the Earth's gravitational field in water areas, is converted into pseudomagnetic anomalies.
Получение псевдогравитационных, а затем псевдомагнитных, или сразу псевдомагнитных аномалий может быть выполнено по теоретическим, лабораторным или экспериментальным зависимостям между физическими свойствами пород.Obtaining pseudogravitational, and then pseudomagnetic, or immediately pseudomagnetic anomalies can be performed by theoretical, laboratory, or experimental relationships between the physical properties of rocks.
При наличии нескольких вариантов выбор оптимального производится путем оценки информативности по корреляции измеренного на профиле с носителя реального магнитного поля и различными псевдомагнитными аномалиями.If there are several options, the optimal one is selected by evaluating the information content by correlation of the real magnetic field measured on the profile with the carrier and various pseudomagnetic anomalies.
Псевдомагнитные аномалии обычно вычисляются по локальным аномалиям, локальным объектам, структурным горизонтам и др. принятым в каждом методе геологическим моделям. Поэтому в псевдомагнитные аномалии вводится попрака за нормальное поле. В этом случае наблюденные реальные аномалии сравниваются с псевдоаномалиями. Однако для исключения ложной корреляции за счет нормального поля корреляцию следует рассматривать без нормального поля в обеих аномалиях. В этом случае из реальных аномалий на протяженном маршруте, длиной не менее 50 км, требуется вычесть линейный тренд, который может быть отеждествлен с нормальным полем.Pseudomagnetic anomalies are usually calculated by local anomalies, local objects, structural horizons, and other geological models adopted in each method. Therefore, correction for the normal field is introduced into the pseudomagnetic anomalies. In this case, the observed real anomalies are compared with pseudo-anomalies. However, to eliminate false correlation due to the normal field, correlation should be considered without a normal field in both anomalies. In this case, a linear trend that can be identified with a normal field is required to be subtracted from real anomalies along a long route of at least 50 km in length.
Значение нормального поля на эпоху проведения реальных измерений вычисляется также теоретически.The value of the normal field at the era of real measurements is also calculated theoretically.
Главное магнитное поле Земли определяется источниками, находящимися в жидком ядре и на границе ядро-мантия. Это поле характеризуется наличием как глобальных, так и региональных аномалий и непрерывно изменяется во времени, т.е. характеризуется так называемым вековым ходом. В задачах геолого-геофизической интерпретации аномального поля неправильно определенный уровень нормального поля представляет собой дополнительный источник погрешности.The main magnetic field of the Earth is determined by sources located in the liquid core and at the core-mantle boundary. This field is characterized by the presence of both global and regional anomalies and continuously changes over time, i.e. characterized by the so-called secular course. In the tasks of geological and geophysical interpretation of an anomalous field, an incorrectly determined level of the normal field is an additional source of error.
Поскольку на территории России отсутствует сеть опорных измерений векового хода геомагнитного поля, для целей интерпретации нами используется мировая модель нормального поля. Эта модель основана на представлении нормального поля в виде ряда по сферическим функциям, коэффициенты которого определяются каждые 5 лет на основе мировой сети магнитных обсерваторий.Since in Russia there is no network of reference measurements of the secular course of the geomagnetic field, we use the world model of the normal field for interpretation purposes. This model is based on representing the normal field as a series of spherical functions, the coefficients of which are determined every 5 years on the basis of a global network of magnetic observatories.
где X, Y, Z - соответственно северная, восточная и вертикальная составляющие;where X, Y, Z are the northern, eastern, and vertical components, respectively;
R - средний радиус Земли, r - расстояние от точки до центра Земли;R is the average radius of the Earth, r is the distance from a point to the center of the Earth;
λ - долгота, θ=π/2-φ - дополнение до широты;λ - longitude, θ = π / 2-φ - complement to latitude;
Pn m(cosθi) - присоединенная функция Лежандра первого рода;P n m (cosθ i ) is the associated Legendre function of the first kind;
gn m, hn m - сферические гармонические коэффициенты.g n m , h n m - spherical harmonic coefficients.
Начиная с первых спутников, оборудованных аппаратурой для измерений компонент геомагнитного поля, и по настоящее время именно спутниковые данные позволили более точно описать пространственную структуру поля на акватории океанов и в высоких широтах. В результате качество представления моделью структуры поля на территории России, несмотря на отсутствие специальных измерений, повысилось. Коэффициенты мировой модели, получившей название IGRF, т.е. Международное геомагнитное поле относимости, обсуждаются и принимаются на специальной сессии Международной Ассоциации Геомагнетизма и Аэрономии IAGA. Там же эти коэффициенты подвергаются корректировке в случае необходимости. В настоящее время порядок полиномов увеличен до 13-го, а соответствующее число коэффициентов, подлежащих определению, до 195. Преимущество этой модели состоит в том, что по IGRF коэффициентам значение компонент главного геомагнитного поля может быть рассчитано в любой точке земного шара, на любой высоте и на любую дату. IAGA принята также компьютерная программа, позволяющая провести такие расчеты, доступная на сайте Ассоциации. Между фиксированными 5-летними эпохами коэффициенты модели определяются линейной интерполяцией. Кроме того, модель предусматривает прогностические коэффициенты векового хода на последующие 5 лет.Starting from the first satellites equipped with equipment for measuring the components of the geomagnetic field, and to date, it is satellite data that have made it possible to more accurately describe the spatial structure of the field in the oceans and at high latitudes. As a result, the quality of model representation of the field structure in Russia, despite the absence of special measurements, has improved. The coefficients of the world model, called IGRF, i.e. The international geomagnetic field of relevance is discussed and accepted at a special session of the International Association of Geomagnetism and Aeronomy IAGA. In the same place, these coefficients are adjusted if necessary. Currently, the order of polynomials is increased to the 13th, and the corresponding number of coefficients to be determined is up to 195. The advantage of this model is that according to IGRF coefficients the value of the components of the main geomagnetic field can be calculated anywhere in the world, at any height and for any date. IAGA also adopted a computer program that allows such calculations, available on the Association's website. Between fixed 5-year eras, model coefficients are determined by linear interpolation. In addition, the model provides predictive coefficients of the secular course for the next 5 years.
Увеличение скорости изменения геомагнитного поля в районе северного магнитного поля привело к тому, что прогноз векового хода для высоких широт может не вполне отражать региональные особенности и требует постоянной корректировки. Однако в отсутствии других источников информации мы вынуждены использовать для выделения нормального поля IGRF прогноз с 2005 до 2010 года.An increase in the rate of change of the geomagnetic field in the region of the northern magnetic field has led to the fact that the forecast of the secular course for high latitudes may not fully reflect regional features and requires constant adjustment. However, in the absence of other sources of information, we are forced to use the forecast from 2005 to 2010 to highlight the normal IGRF field.
Для учета не сферичности Земли нами используются параметры эллипсоида Красовского с полуосями A=6378.16 км и B=6356.776 км.To take into account the non-sphericity of the Earth, we use the parameters of the Krasovsky ellipsoid with semi-axes A = 6378.16 km and B = 6356.776 km.
Любые трансформации магнитных и гравитационных полей, начиная с самого простого пересчета поля вверх, требуют нормировки трансформированных значений. Тем более требуется нормировка для вычисленных по разрезам аномалий, для которых используются приблеженные физические свойства пород.Any transformations of magnetic and gravitational fields, starting with the simplest recalculation of the field up, require normalization of the transformed values. Moreover, normalization is required for anomalies calculated over sections, for which the approximated physical properties of the rocks are used.
Нормировка псевдомагнитных аномалий может быть выполнена путем корреляции отдельных локальных аномалий на профиле (площади) псевдомагнитных аномалий и профиле реальных аномалий. Например, это может быть выполнено способом обратных вероятностей [4]. Однако это трудоемкий процесс и он может быть заменен более простым способом.The normalization of pseudomagnetic anomalies can be performed by correlating individual local anomalies on the profile (area) of pseudomagnetic anomalies and the profile of real anomalies. For example, this can be done by the inverse probability method [4]. However, this is a laborious process and can be replaced in a simpler way.
Пусть на профиле вычислено несколько псевдомагнитных аномалий PMi(x), вычисленных по разным объектам, разрезам и/или геофизическим полям, где х - координата, и наблюденное поле T(x).Let several pseudomagnetic anomalies PM i (x) be calculated on the profile, calculated from different objects, sections, and / or geophysical fields, where x is the coordinate and the observed field is T (x).
Найдем зависимость:Find the dependence:
T(х)=a1PM1(х)+a2PM2(х)+…+amPMm(x)+c1x+c0 T (x) = a 1 PM 1 (x) + a 2 PM 2 (x) + ... + a m PM m (x) + c 1 x + c 0
Где a1…am - весовые коэффициенты; (с1х+с0) - линейный тренд, который может быть отждествлен с фоном или нормальным полем Земли.Where a 1 ... a m - weighting factors; (with 1 x + s 0 ) - a linear trend that can be identified with the background or the normal field of the Earth.
Неизвестные весовые коэффициенты и коэффициенты линейного тренда оцениваются по методу наименьших квадратов. После перемножения весовых коэффициентов на псевдомагнитные аномалии и суммировании этих произведений получим нормированные псевдоаномалии, которые можно сравнивать с наблюденными с подвижного носителя аномалиями, и определять по максимальной корреляции положение носителя. Сравнение происходит на участке, длина которого определяется по числу независимых точек (m) измерения магнитного поля с подвижного носителя.Unknown weighting factors and linear trend coefficients are estimated using the least squares method. After multiplying the weight coefficients by pseudo-magnetic anomalies and summing these products, we obtain normalized pseudo-anomalies, which can be compared with the anomalies observed from a mobile carrier, and determine the position of the carrier by maximum correlation. The comparison takes place on a plot whose length is determined by the number of independent points (m) of the measurement of the magnetic field from the mobile carrier.
Если σн - требуемая погрешность навигации, а σк - погрешность навигации эталонной (магнитной или псевдомагнитной) карты, то [6]:If σ n is the required navigation error, and σ k is the navigation error of the reference (magnetic or pseudomagnetic) map, then [6]:
и число точек определяется какand the number of points is defined as
Число точек m может быть также определено по корреляции (R) между реальными измерениями и эталонными аномалиями, ошибки которой σR опять зависит от m. Число точек m достаточно, когда R при увеличении числа m (на некоторые Δm) не изменяется в сторону увеличения меньше σR. Однако определение m - это уже другая задача.The number of points m can also be determined by the correlation (R) between real measurements and reference anomalies, the errors of which σ R again depends on m. The number of points m is sufficient when R does not change with an increase in the number m (by some Δm) upwards less than σ R. However, defining m is another task.
Предложенный способ нашел применение в нескольких задачах.The proposed method has found application in several tasks.
Во-первых, привязка новых профильных (в т.ч. на редких геотраверсах) аэромагнитных съемок на удаленных акваториях к старым картам МПЗ до появления спутниковой навигации.Firstly, the binding of new profile (including rare geotraverses) aeromagnetic surveys in remote areas to old maps of the MPZ before the advent of satellite navigation.
Во-вторых, даже после появления спутниковой навигации остались проблемы, связанные с координированием автономных необитаемых подводных аппаратов и в работах с очень редкой сетью реальных магнитных съемок.Secondly, even after the advent of satellite navigation, there remained problems associated with the coordination of autonomous uninhabited underwater vehicles and in works with a very rare network of real magnetic surveys.
В связи с этим, стал вопрос о необходимости прогнозирования аномалий МПЗ по другим геофизическим полям, если соответствующие съемки были выполнены в исследуемом районе, или известно геологическое строение (разрезы сейсмические и другие), или известен рельеф дневной или подводный, полученные по тем или иным методам. Как пересчитать точечные аномалии (признаки) в аномалии МПЗ освещено в научной литературе по комплексной интерпретации и в справочниках по каждому из методов геофизики.In this regard, the question arose of the necessity of predicting the anomalies of the MPZ for other geophysical fields if the corresponding surveys were performed in the study area, or the geological structure (seismic and other sections) is known, or the daylight or underwater topography obtained using one or another method . How to recalculate point anomalies (features) in the anomalies of the MPZ is covered in the scientific literature on complex interpretation and in the reference books for each of the methods of geophysics.
Очевидно, что теоретические аномалии будут найдены (по имеющимся признакам) не все те, которые могут быть обнаружены в наблюденном поле. Тем не менее, в теоретическом поле будет достаточно аномалий для взаимокорреляции с наблюденным полем. Кроме того, из наблюденного поля могут быть исключены некоторые аномалии во время расчетов по оценке весов используемых признаков. В этом уравнении порядок линейной составляющей на профиле может быть повышен до второго и даже третьего. Критерием его выбора может служить максимум корреляции нормированных признаков и наблюденных аномалий из которых вычтена эта составляющая.Obviously, theoretical anomalies will not be found (according to available signs) not all those that can be detected in the observed field. Nevertheless, in the theoretical field there will be enough anomalies for mutual correlation with the observed field. In addition, some anomalies can be excluded from the observed field during calculations to evaluate the weights of the signs used. In this equation, the order of the linear component on the profile can be increased to a second or even third. The criterion of his choice can be the maximum correlation of normalized signs and observed anomalies from which this component is subtracted.
Таким образом, в предложенном способе расширения районов (площадей) применения навигации по наблюденным ранее на редких (мелкомасштабных) сетях аномалиям МПЗ и рассчитанным теоретическим аномалиям по другим геофизическим аномалиям и признакам сводится к следующей определенной последовательности действий.Thus, in the proposed method of expanding regions (areas) of using navigation over previously observed on rare (small-scale) networks, anomalies of the MPZ and calculated theoretical anomalies for other geophysical anomalies and signs is reduced to the following specific sequence of actions.
Производится измерение модуля магнитного поля Земли на профиле с подвижного носителя и по приближенным координатам подбираются карты магнитного поля Земли мелкого масштаба или на отдельных маршрутах. Кроме того, подбираются карты рельефа местности (или батиметрические данные), спутниковой альтиметрии на акваториях, карты структурных горизонтов (сейсмических, гравитирующих, электрических), локальные геологические объекты, данные о физических свойствах пород, теоретические, лабораторные или экспериментальные зависимости между различными физическими свойствами пород в заданном районе и другие имеющиеся признаки. Число дополнительных признаков может быть любым. Минимальное число - один, если, к примеру, это рельеф.The module of the Earth’s magnetic field is measured on the profile from a mobile carrier, and maps of the Earth’s magnetic field of small scale or on separate routes are selected according to approximate coordinates. In addition, maps of the terrain (or bathymetric data), satellite altimetry in water areas, maps of structural horizons (seismic, gravitating, electrical), local geological objects, data on the physical properties of rocks, theoretical, laboratory or experimental relationships between various physical properties of rocks are selected. in a given area and other available signs. The number of additional features can be any. The minimum number is one if, for example, it is a relief.
Используя известные зависимости между физическими свойствами пород и геофизическими полями дополнительно к редким данным по магнитному полю Земли в приближенно определенных по штатной системе носителя координатах выполняют вычисление псевдомагнитных аномалий по имеющимся геофизическим полям и геологическим разрезам. Затем выбирают такие такие псевдомагнитные аномалии, которые с наблюденным полем коррелируются и с помощью множественной регрессии, вычисляют весовые коэффициенты различных псевдомагнитных аномалий. Суммируют эти аномалии с учетом весовых коэффициентов и полученную сумму отождествляют с эталонным магнитным полем Земли исследуемого участка. Посредством вычисления некоторого функционала (типа корреляционной функции) между эталонным (реальным и псевдомагнитным) и наблюденным с подвижного носителя и поиском экстремума этой функции, определяют точные координаты носителя.Using the well-known dependencies between the physical properties of rocks and geophysical fields, in addition to rare data on the Earth's magnetic field, coordinates are approximately determined by the standard carrier system to calculate pseudomagnetic anomalies from existing geophysical fields and geological sections. Then such pseudomagnetic anomalies are selected that are correlated with the observed field and using multiple regression, the weight coefficients of the various pseudomagnetic anomalies are calculated. These anomalies are summarized taking into account the weighting coefficients and the resulting amount is identified with the Earth’s reference magnetic field of the investigated area. By calculating a certain functional (such as a correlation function) between the reference (real and pseudomagnetic) and observed from a moving medium and searching for the extremum of this function, the exact coordinates of the medium are determined.
Список литературыBibliography
1. Способ определения своего места кораблями по рельефу морского дна. - Патент США, кл. 33-1, №3.212.189, опубл. 19.10.1965.1. The way to determine their place by ships on the topography of the seabed. - U.S. Pat. 33-1, No. 3.212.189, publ. 10/19/1965.
2. Белоглазое И.Н., Джанжгава Г.И., Чигин Г.П. Основы навигации по геофизическим полям. - М: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1985, 328 с.2. White-eyed I.N., Dzhanzhgava G.I., Chigin G.P. Fundamentals of navigation through geophysical fields. - M: “Science.” The main edition of the physical and mathematical literature, 1985, 328 p.
3. Миронов B.C. Курс гравиразведки. - Л.: «Недра», 1972. 512 с.3. Mironov B.C. Gravity exploration course. - L .: "Nedra", 1972. 512 s.
4. Под ред. Никитского В.Е., Глебовского Ю.С. Справочник геофизика. - М: «Недра», 1980, 367 с.4. Ed. Nikitsky V.E., Glebovsky Yu.S. Handbook of geophysics. - M: "Nedra", 1980, 367 p.
5. Каратаев Г.И. Основные вопросы методы совместного анализа магнитных и гравитационных аномалий. - Вопросы разведочной геофизики, вып.2, - Новосибирск: Изд.: СО АН СССР, 1961, с.127-157.5. Karataev G.I. The main issues are methods of joint analysis of magnetic and gravitational anomalies. - Issues of exploratory geophysics, vol. 2, - Novosibirsk: Publishing House: Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, 1961, p. 127-157.
6. Никитин А.А. Статистические методы выделения геофизических аномалий. - М: «Недра», 1979.6. Nikitin A.A. Statistical methods for isolating geophysical anomalies. - M: "bowels", 1979.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117141/28A RU2447405C2 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Method for widening magnetic field navigation application areas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010117141/28A RU2447405C2 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Method for widening magnetic field navigation application areas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010117141A RU2010117141A (en) | 2011-11-10 |
| RU2447405C2 true RU2447405C2 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=44996741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010117141/28A RU2447405C2 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Method for widening magnetic field navigation application areas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447405C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2202102C2 (en) * | 2000-12-18 | 2003-04-10 | ГУП Воронежский научно-исследовательский институт связи | Procedure establishing positions of mobile objects and device for its realization |
| CN101520328A (en) * | 2009-04-01 | 2009-09-02 | 西北工业大学 | Method for autonomous navigation using geomagnetic field line map |
-
2010
- 2010-04-29 RU RU2010117141/28A patent/RU2447405C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2202102C2 (en) * | 2000-12-18 | 2003-04-10 | ГУП Воронежский научно-исследовательский институт связи | Procedure establishing positions of mobile objects and device for its realization |
| CN101520328A (en) * | 2009-04-01 | 2009-09-02 | 西北工业大学 | Method for autonomous navigation using geomagnetic field line map |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕЛОГЛАЗОВ И.Н. и др. Основы навигации по геофизическим полям. - М.: Наука, 1985. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010117141A (en) | 2011-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Reid et al. | The structural index in gravity and magnetic interpretation: Errors, uses, and abuses | |
| Dampney | The equivalent source technique | |
| Myer et al. | Marine CSEM of the Scarborough gas field, Part 1: Experimental design and data uncertainty | |
| Paterson et al. | Applications of gravity and magnetic surveys: The state-of-the-art in 1985 | |
| Hinze et al. | New standards for reducing gravity data: The North American gravity database | |
| Palacky et al. | Airborne electromagnetic methods | |
| Searle | Mid-ocean ridges | |
| Christeson et al. | Crustal structure of the Caribbean–northeastern South America arc‐continent collision zone | |
| Saintenoy et al. | Deriving ice thickness, glacier volume and bedrock morphology of Austre Lovénbreen (Svalbard) using GPR | |
| Honsho et al. | Deep‐sea magnetic vector anomalies over the Hakurei hydrothermal field and the Bayonnaise knoll caldera, Izu‐Ogasawara arc, Japan | |
| EA012792B1 (en) | Method for phase and amplitude correction in controlled source electromagnetic survey data | |
| Christian et al. | Integrating radar stratigraphy with high resolution visible stratigraphy of the north polar layered deposits, Mars | |
| Siemon | Electromagnetic methods–frequency domain: Airborne techniques | |
| Beka et al. | Integrated electromagnetic data investigation of a Mesozoic CO2 storage target reservoir-cap-rock succession, Svalbard | |
| Goswami et al. | Resistivity image beneath an area of active methane seeps in the west Svalbard continental slope | |
| Engels et al. | A new towed marine vector magnetometer: methods and results from a Central Pacific cruise | |
| RU2440592C2 (en) | Marine gravimetric survey method | |
| Hanafy et al. | Comprehensive Geophysical Study at Wabar Crater, Rub Al‐Khali Desert, Saudi Arabia | |
| Gee et al. | A surface‐towed vector magnetometer | |
| RU2447405C2 (en) | Method for widening magnetic field navigation application areas | |
| Joel et al. | Identification of geothermal reservoirs in south cameroon from a combined landsat 8 and amt data | |
| Al-Hadithi et al. | Using source parameter imaging technique to the aeromagnetic data to estimate the basement depth of Tharthar Lake and surrounding area in Central Iraq | |
| Goto et al. | Resistivity survey of seafloor massive sulfide areas in the Iheya north area, off Okinawa, Japan | |
| Chautru et al. | Time-Depth Conversion with Uncertain and/or Incomplete Data | |
| Baykiev et al. | Spherical magnetic field gradients and lithospheric magnetization (Part 1): finite difference calculation and depth sensitivity to lithospheric magnetization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130430 |