[发明专利]运用多通道相干抑制地磁背景噪声的磁异常探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业雷达技术领域，尤其涉及一种运用多通道相干抑制地磁背景噪声的磁异常探测方法。

背景技术

磁异常探测(Magnetic Anomaly Detection，简称MAD)技术是近年来随着磁探测技术不断发展和磁场传感器的测量精度不断提高而新兴起的一种磁性目标探测技术。地磁场作为地球固有的物理场，任何磁性物体都会受到地磁场的磁化作用以及本身的磁特性影响，物体周围会表现出与地球磁场截然不同的磁场特性。该技术以铁磁性物质扰动地磁场分布为物理基础，通过测量磁异常信号，提取信号的特征量，并通过一定的数据处理技术最终获得目标相关信息。该技术广泛用于航磁测量、资源勘探和水中磁性目标探测等领域，因其可靠性高、隐蔽性强、探测范围广等特点为各国学者研究热点。

在实际应用中，由于目标信号会受到地磁噪声(功率谱密度为1/f^α，0＜α＜2)的干扰，实测信号的信噪比通常都小于1，难以探测微弱的目标磁场信号，需要有效的提取方法。而目前文献提出的正交基函数匹配法、最小二乘法、最小均方法、归一化最小均方法、有限脉冲滤波等方法进行信号提取，但在SNR＜1的情况下，上述方法提取的信号失真严重。频域相减滤波法在下低信噪比时，探测效果较好，但是该算法假设不同地点地磁背景噪声严格一致，探测虚警概率大，给实际探测带来不便。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种运用多通道相干抑制地磁背景噪声进行磁异常探测的方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种运用多通道相干抑制地磁背景噪声的磁异常探测方法。该探测方法包括：步骤A，提供两磁场传感器，两者的探测方向相同，其中之一的参考传感器远离磁性探测目标，其中另一探测传感器的探测范围覆盖磁性目标所在区域；步骤B，参考传感器和探测传感器同时进行探测，分别得到信号y₁(n)和y₂(n)；步骤C，利用窗函数将信号y₁(n)和y₂(n)截断分成若干段，应用短时傅里叶变换，分别得到频域信号Y₁(ω，k)和Y₂(ω，k)，其中，k为数据窗口序数，ω代表信号频率。步骤D，计算信号y₁(n)和y₂(n)的互功率谱以及y₁(n)的白功率谱步骤E，利用互功率谱以及白功率谱求取地磁背景噪声转移函数H(ω，k)；步骤F，利用下式由转移函数H(ω，k)求得地磁背景噪声E_T(ω，k)：E_T(ω，k)＝H(ω，k)E(ω，k)；步骤G，从探测传感器探测得到的信号Y₂(ω，k)减去地磁背景噪声E_T(ω，k)，从而获得目标磁场信号B(ω，k)：B(ω，k)＝Y₂(ω，k)-E_T(ω，k)；步骤H，对目标磁场信号B(ω，k)利用逆傅里叶变换获取分段的目标时域信号：b(n，k)＝F^-1(B(ω，k))；步骤I，对分段的目标时域信号b(n，k)采用交叠相加的方法获取整段磁异常信号b(n)；以及步骤J，根据磁异常信号b(n)判断磁性目标是否存在。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明运用多通道相干抑制地磁背景噪声的磁异常探测方法具有以下有益效果：

(1)探测系统结构简单，无需复杂的硬件，方法简便快捷、效率高；

(2)能计算探测传感器和参考传感器处的转移函数，可以获得探测传感器处的地磁背景噪声，从而对目标探测、定位及跟踪提供数据支持；

(3)显著提高信噪比，大大增强系统探测的准确度和可靠性；

(4)采用多通道相干白适应滤波可以使系统覆盖范围更广，大大提高了探测效率。

附图说明

图1为根据本发明实例运用多通道相干抑制地磁背景噪声的磁异常探测方法的流程图；

图2为图1所示探测方法中两磁场传感器布置方位的示意图；

图3为探测磁场和参考磁场数据；

图4为磁性目标信号；

图5为磁性目标信号频谱；

图6为滤波后恢复的目标信号。

具体实施方式