论文摘要
地磁辅助导航系统具有全天候、全天时、全地域、高隐蔽性等优良特征,在潜艇、远程跨海式飞航导弹等高技术武器装备中具有很好的应用前景。三维空间地磁数据库的建立是地磁辅助导航系统的基础技术,位场延拓技术是三维空间地磁数据库构建的有效手段。本文紧密围绕地磁辅助导航系统的高精度、高效率等需求展开,重点研究了空间地磁数据库构建中的位场向下延拓技术,并在实验中初步验证了所研究内容的正确性和可行性。本文主要研究成果和创新点归纳如下:（1）简单分析了地磁场的物理特征,介绍了地磁场的7要素,描述了地磁场的构成;详细介绍了本文研究对象总强度磁异常与异常场的联系与区别,简单证明了总强度磁异常满足调和函数的性质;同时介绍了地磁异常数据向下延拓的基本原理,分别给出了向下延拓空间域与频率域实现。为开展地磁异常数据向下延拓算法的研究做好了理论铺垫。（2）研究了地磁异常数据向下延拓迭代法,并在此基础上推导得到等效的、计算效率更高的one-step算法。论文首先研究了迭代法的基本原理,并根据迭代法频率域迭代公式呈等比级数的特点,推导得到了向下延拓one-step算法。定义了一个新的迭代终止准则,并依据此准则,给出了一种直接计算所需迭代次数的方法。利用模型与实测数据对one-step算法、迭代法和垂向二次积分求导法（ISVD法）进行了对比实验。在同等条件下,one-step算法能够得到与迭代法等效、比ISVD法更优的延拓结果,同时计算效率明显优于迭代法和ISVD算法。One-step算法摆脱了数据量和迭代次数的限制,计算效率得到很大程度的提高,与传统的快速傅里叶变换（FFT）向下延拓算法相当,是一种实用的向下延拓方法。（3）针对迭代法抗干扰能力较弱的缺陷,论文结合正则化理论,研究了基于正则化思想的地磁异常数据向下延拓算法。论文首先介绍了Tikhonov正则化理论及常用的正则化参数选取方法。根据迭代法下延过程中存在放大噪声的特点,建立了迭代法与正则化方法相结合的优化目标函数,并采用L-曲线法选择最优正则化参数。利用不同信噪比的地磁异常数据对算法进行了验证。研究证明基于正则化理论的地磁异常数据向下延拓算法的抗干扰能力强,具有较强的自适应能力,能够根据观测数据的信噪比,搜索合适的正则化参数,在迭代法受到强干扰噪声,延拓结果几乎被噪声淹没的情况下,正则化算法仍能得到很好的延拓结果。论文最后简单分析了两种算法各自的适用范围。