一种基于先验约束边界积分的、可靠且数据效率高的海底勘探平台磁场预测方法 杨勇（Yong Yang） 王伟杰（Weijie Wang） 刘永凯（Yongkai Liu） 袁朝阳（Zhaoyang Yuan） 蔡长松（Changsong Cai） 张晓兵（Xiaobing Zhang）

《Journal of Marine Science and Engineering》：A Reliable and Data-Efficient Magnetic Field Prediction Method for Seafloor Exploration Platforms via Prior-Constrained Boundary Integrals Yong Yang, Weijie Wang, Yongkai Liu, Zhaoyang Yuan, Changsong Cai and Xiaobing Zhang

　　

摘要

大型海底勘探平台产生的静态磁场会严重干扰微弱的地质信号。准确预测并补偿这种干扰对于深海勘测至关重要。然而，传统的反演方法使用有限的空间测量数据，导致系数矩阵的病态性问题严重，从而放大了近场噪声，并在远场外推过程中产生巨大误差。为了解决这个问题，我们提出了一种利用先验约束边界积分的可靠且数据效率高的磁场预测方法。首先，在平台和测量平面之间构建一个虚拟平面。一种差分递归算法从这个平面上提取局部磁场数据，作为物理先验信息。将这一知识纳入边界积分反演的过程中，从根本上缓解了病态性问题。仿真和缩比物理实验表明，该方法能够防止近场噪声的过拟合，从而提高远场的可靠性。通过最大化有限空间数据的利用效率，远场预测的最大相对误差在仿真中从10.5%降低到8.3%，在物理实验中从13.2%降低到9.8%。这为海洋磁场干扰补偿提供了一种高度可靠的方法。