Обнаружения полезных ископаемых в труднодоступных местах

Сотрудники МГУ разработали новые подходы для получения и обработки данных аэрогравиметрии. Это направление позволяет с высокой точностью исследовать геофизику Земли, а также обнаруживать залежи полезных ископаемых даже в труднодоступных местах.

Аэрогравиметрия — подход, позволяющий выявлять аномалии поля силы тяжести с воздуха. Такие отклонения связаны с особенностями строения земной коры, в том числе с залежами полезных ископаемых. Возможность обнаруживать их при помощи летательных аппаратов очень ценна для отдаленных и труднодоступных территорий.

Один из основных трендов развития современной аэрогравиметрии — использование бескарданных инерциальных навигационных систем (БИНС). Это объясняется рядом преимуществ бескарданных аэрогравиметров перед традиционными платформенными, у которых датчик располагается вертикально на платформе ИНС: компактные размеры, малое энергопотребление, меньшая стоимость, а также потенциальная возможность измерять все три компоненты вектора силы тяжести (векторная аэрогравиметрия).

В лаборатории управления и навигации кафедры прикладной механики и управления механико-математического факультета МГУ с 2020 по 2022 год были разработаны новые методики съемок и комплекс алгоритмов постобработки данных бескарданной аэрогравиметрии. Алгоритмы включают решение задач спутниковой навигации и интегрированной инерциально-спутниковой навигации с учетом специфики их приложения в аэрогравиметрии, а также решение гравиметрической задачи (оценивание аномалии силы тяжести). В завершающей стадии находится создание программно-математического обеспечения бескарданных гравиметров.

Разработанные алгоритмы были успешно проверены на экспериментальных данных, предоставленных лаборатории Датским техническим университетом. При сотрудничестве с индустриальными партнерами в области аэрогравиметрии проведена обработка пяти площадных съемок (общим объемом 80000 погонных км) с применением трех современных бескарданных гравиметров. В качестве носителей использовались самолеты Cessna 208B, Ан-30 и Ан-3Т. Достигнутая точность оценок аномалий сопоставима с точностью платформенной аэрогравиметрии и позволяет сделать вывод о становлении нового направления геофизики – бескарданной аэрогравиметрии.

Также группой впервые выполнена обработка аэрогравиметрической съемки с детальным облетом рельефа. Точность результатов обработки, включавшей также специальные алгоритмы сверхточной калибровки бескарданного гравиметра в полете, показала оправданность съемок данного типа для изучения территорий со сложно устроенным рельефом.

В ходе исследований сотрудниками лаборатории разработано решение задачи векторной аэрогравиметрии при помощи оригинального алгоритма на основе априорных локальных моделей аномального гравитационного поля. Обработка экспериментальных данных впервые показала возможность определения компонент вектора силы тяжести с беспрецедентной точностью 2 мГал.

Еще одним важным результатом является обработка первой в России гравиметрической съемки на беспилотном летательном аппарате. Достигнута высокая точность оценки аномалии (0,5 мГал), что является первым успешным в мире результатом в эксперименте с беспилотным летательным аппаратом и позволяет считать данное направление несомненным будущим трендом в аэрогравиметрии.

Источник: ieeexplore