Доступна траил версия демагнитора!!!

Программа компенсации

Программа доступа для опробования, или может стать доступны для опробования, если отправить запрос на почту. Результат запуска программ в файле outFly.txt, там же записаны параметры, с которыми ее запускали. Актуальным является параметр low pass filter – оптимальное значение 3÷4 длинны (в отсчетах) эволюций самолета в калибровочном полете. high pass filter и average можно не заполнять. Первый нужен только при наличии синхронных помех по феррозонду и квантовому датчику, второй нормализация, которая не актуальна.

Скомпенсированное значение не представляется гладкой кривой. Хотя влияние ориентации самолеты отсутствует, перемещения самолета, конечно, оказывают влияние. Так должен выглядеть результат с учетом вертикального градиента.

одна из линий

зум - тангажные эволюции

Специфика этой задачи в том что полет происходит в неизвестном поле и это затрудняет оценку качества компенсации. Достоверно качество может быть определено только в точках пересечения маршрутов.

Метод.
Применяются 2 типа датчиков – точные и неточные. Точный называется квантовый, неточный феррозондом. Неточный в отличии от точного измеряет вектор. Точности примерно 10.4 и 10.8. Про принципы можно посмотреть например здесь квантовый магнитометр , феррозонд или http://ya.ru/. Итак нам нужно измерить магнитное поле в какой-то точке, пролетая ее на самолете. При этом магнитное поле земли примерно 50000 nt (от полюса к экватору меняется в 2 раза), а самолета примерно 10. Вообще влияние самолета состоит из 3 компонент. Первое это самолет как постоянный магнит, второе это мягкая компонента и третья динамическая – влияние токов Фуко. Вторая меньше первой, а третья вообще очень мала. Единственная возможность как-то вычислить эти компоненты - произвести пробный полет. Проблема в том что магнитное поле привязано к конкретным точкам и переменно по времени– так называемые вариации. Карты магнитного поля не дают абсолютных значений. Вместе с тем от магниторазведки требуется очень большая точность поскольку применяется для изучения строения пород, которые в обыденном понимании совершенно не магнитны. Задача в том чтоб вычислить влияние самолета на точный датчик, основываясь на данных одного вылета. Обычно этот вылет состоит из 4 маршрутов, летанных в разных направлениях. А потом можно летать по площади и строить карты.

История
Впервые я столкнулся с этой задачей в начале 90-х. Проводился международный тендер на магнитную съемку. Уже точно не помню на нефть или на газ и был это Сахалин 1 или 2 или просто Сахалин. А какие-то данные у нас имелись. Быстренько наваял программку – что-то вроде метода наименьших квадратов, Только оптимизировал не сами значения, а первые разности. Программа работала, но результат отличался, если вводились маршруты по отдельности или все скопом. То есть такой результат нельзя было считать удовлетворительным. К тому же существовала программа которая считалась отраслевым стандартом. Вот ее потомок. Купили эту программу с удивлением обнаружил, что компенсация идет по разным направлениям отдельно и никакого равенства уровней по разным направлениям не предполагается. Такое нисхождение называется девиацией. Геофизики борются с этим специальным уравниванием, летая встречные и поперечные маршруты. Если сходить в http://search.yahoo.com/search?p=AEROMAGNETIC+COMPENSATOR, то выясняется что сейчас есть еще одна альтернатива AADCII - якобы очень хитроумный алгоритм придуманный в 60-х годах для подводных лодок. Здесь сделан правильный вывод об том, что для компенсации необходимо брать все данные. Дело в том, что поправку можно представить как функцию на сфере, и если придерживаться одного направления то можно точно определить только наклон поверхности и кривизну. Подозрительным в этой программе является то, что игнорируется высота, якобы за ненужностью, хотя перепады высот при маневрах составляют 100м что соответствует более 1nT на экваторе. Все коэффициенты хранятся в бортовом компенсаторе, и даже их состав не описан. Средства пост обработки и контроля отсутствуют, “за ненужностью”.Количество параметров 30 – мне представляется это чрезмерным. Чем больше параметров тем точнее точность аппроксимации, но точность интерполяции меньше.
Влияние боковых эволюций и изменений скорости меньше вертикальных эволюций, но они также вносят свой вклад. То есть если величина прогиба меньше 1 nT, то для оценки погрешностей нужно знать вертикальный градиент и карту магнитного поля. Коэффициент улучшения это результат деления погрешности на исходную намагниченность самолета, он имеет большее отношение к грязности борта, чем к программе компенсации. У Pico Envirotec этот термин вообще не упоминается.

Программа.
Мною была разработана программа, особенностью программы является использование 2-х фильтров, разной длинны. Первый фильтр отделяет пространственную компоненту магнитного поля от маневров самолета, второй необходимо использовать если имеются коррелированные высокочастотные помехи по феррозонду и квантовому датчику. Длинны фильтров измеряются в отсчетах. Программа абсолютно нечувствительна к постоянным градиентам в 3-х направлениях. Если взять правдоподобные магнитные поля, то есть 1 – 2 перегиба магнитного поля по маршруту с похожими амплитудами, а траекторию из реального полета, то в результате математического моделирования при применении оптимальных фильтров, получается погрешность 0.001 nT. Можно взять более короткие фильтры и получить точность 0, но обусловленность системы при этом падает. Другими словами, хотя точность выше чувствительность к помехам больше, и для реальных данных не может быть рекомендовано уменьшение длинны фильтра. Другими словами погрешность определяется неравномерностью окружающего поля, и не зависит от самого жесткого вектора, то есть понятие коэффициент улучшения в данном случае бессмысленно.
Возможно переменная размерность входных и выходных данных. То есть, возможны режимы учета не только вертикальных, но и горизонтальных градиентов. Разумеется, никакие предварительные значения градиентов не нужны, просто задаются координаты. И выходная размерность тоже переменна. На выходе можно получить только жесткую компоненту, жесткую с мягкой и все 3. Все комбинации доступны – на входе 0, 1 или 3 координаты, на выходе 3 варианта. Для статистики выдается вертикальный градиент.

Результаты.
Программа почти 2 года используется на 5 различных бортах. Построены карты Для компенсации использовались стандартные маневры. Точность компенсации проверялась и по коэффициенту улучшения и по девиации. Девиация является стандартным критерием для выносных гондол и производители датчиков также гарантируют абсолютную точность. Во всех случаях остаточная девиация после компенсации была меньше 1nT. Всегда применялась полная модель, с 3-мя координатами и динамической компонентой, которая была ничтожна. Полученный вертикальный градиент соответствовал истинному. На одном из бортов было установлено мощное оборудование и полеты проводились в ночное время с включенным оборудованием (магнитометрия была не основным методом). Несмотря на это компенсация сработала нормально. На одном из бортов исследовалось влияние руля поворота на стоянке. Полный поворот руля вносил влияние ± 0.4 nT . Несмотря на это, по отзывам геофизиков карты получились лучше чем с гондолой. . Хоть точность в 100 раз меньше чем на моделях, но надо понимать, что это относится к точности жесткого вектора, а не к самим погрешностям. Руль поворота на маршруте используется слабо. Так что магниторазведку с жестким креплением вполне можно использовать.