地磁测量数据野值的辨识与剔除

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1、第30卷第2期2011年4月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30No．2Apr．2011地磁测量数据野值的辨识与剔除。李安梁，郭才发，蔡洪(国防科技大学航天与材料工程学院·湖南长沙·410073)摘要：针对地磁测量野值的辨识与剔除方法进行了深入研究。分析了野值辨识与剔除的基本原理，基于孤立型野值和斑点型野值模型分析比较了不同的野值剔除方法。利用地磁场实测信息，优化了野值别除方法的参数。并从不同角度验证了方法的野值修复效果。仿真结果表明，在观测信息为总强度地磁信息条件下，优化的最小二乘B样条逼近法能够有效地辨识

2、野值，具有较好的野值修复效果。关键词：地磁导航；孤立型野值；斑点型野值；最小二乘B样条逼近法中图分类号：P318．63；V557文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)02一0089一06IdentificationandEliminationofOutliersinGeoma2neticIⅥeasurementDataLIAnliang，GU0Caifa，CAIHong(唰legeofAerDspac{eandMatefialEngirI姥rirIg，Nktion矗lUmversityof&lense‰o】ogy。ChaIlgsha，Hu枷Pr口v

3、ince410073)Abstran：Themet}lodsforidentificationandeliminationofoutliersingeomagneticmeasurementdataarediscussedandthetheoryofidentificationandeliminationofoutl．ersisanalyzed．Basedonisolatedoutlierandspottedoutliermodels，differentmethodsofoutlieridentificationandeliminationarecompared．

4、Usingexperimentdataofgeomag—neticfield，outlierrepairingeffectofthemethodsisvalidatedwithoptimizedparameters．TheresultsshowthatleastsquareI}splineapproximationidentifiesoutliersmoreefficientlyandprovidesbetteroutlierrepaireffectprovidedge—omagnetismintensityisobserved．Keywords：Geomagne

5、ticNavigation；Isolated0utliers；Spotted0utliers；LeastSquareB卜SplineApproximation0引言地磁导航技术是近年来导航领域研究的一个新方向[1]。地磁基准图、实时图制备的精度是地磁导航精度问题的关键技术之一。载体导航时，需要实时利用地磁实时图与地磁基准图进行相关分析。然而在地磁传感器的实际测量过程中，即使是高精度的测量设备，传感器也会因载体内部磁场干扰、测量噪声等偶然因素的影响，使测量值存在一定的野值。若测量数据中存在这样的野值，地磁导航的精度会降低，甚至会引起结果发散等问题o]。因此，有效剔除

6、和修复测量数据中的野值是提高地磁导航精度的有效手段，也是亟待解决的一个问题。目前，野值剔除的方法主要有以下几种：一是通过计算测量数据的标准差等统计特性对野值进行辨识和剔除，如莱特准则、狄克松(Dixon)准则[3]和拉格布斯准则“一等；二是通过某种估计方法得到的估计值与测量数据的差值来剔除野值，如差分检测法[引、多项式外推拟合法‘63和最小二乘估计[7]等；三是基于观测模型和状态模型的Kalman实时预报和控制技术等，如z2检测法[81、残差x2检测法‘83和状态矿检测法[91等。不同方法有不同的研究对象和研究范围。在实际的工程应用中，如何寻找一种合适的野值剔除方

7、法，以提高野值辨识的精度和灵敏度，是本文研究的问题。l基本原理在目前的实际工程中，主要利用莱特准则、差分检测、多项式外推拟合、最小二乘B样条逼近和残差Z2检测等方法来辨识和剔除野值‘5

8、。-收稿日期：2010—08—26；修回日期：2010—09—25第一作者简介：李安粱(1986一)．男。碛士研究生。主要研究方向为制导、导航与控制；E—mail：anIiangli@126．com飞行器测控学报第30卷1．1莱特准则设有一等精度独立测量序列，(i=1，2，⋯，竹)，算术平均值为厂，标准差为盯。根据3盯准则，即I^(z，y)一厂I>G，C一般取3(1)成立时，则，(

9、z，y)即