[发明专利]一种基于智能算法的层析反演方法

权利要求书

1.一种基于智能算法的层析反演方法，其特征在于，具体步骤为：

Ⅰ、采用无线电波坑透获取工作面的原始数据；

Ⅱ、将工作面进行网格离散化，利用直射线理论获得每条射线在工作面内所有网格的截距；其中，网格数目为B，射线条数为A；并用x_j代表第j个网格的真实吸收系数，j＝1,2,3…B；

假设任一条射线y_i从发射端穿过工作面达到接收端，该射线在第j个网格的截距为d_ij；其中若设定射线的条数为A，则在第i条射线路径上有：i＝1,2,3…A；

由于已知：

H_i＝H₀-20y_ilge-20lgr_i (2)

将公式(1)和(2)联立，即：

上式中：

H_i为针对第i条射线采集到的无线电波场强数据；

H₀为无线电波的发射初始场强值；

r_i为第i条射线的长度；

Ⅲ、根据原始无线电波坑透数据、网格截距以及直射线理论，构建无线电波层析反演矩阵方程组；

由于煤矿无线电波坑透探测的整个过程是利用多个发射点产生无线电波，其中针对每一个发射点激发产生的无线电波均有多个接收点进行数据的采集，则公式(1)能进一步推广为：

简化后，得出：

[D][X]＝[Y]

式中：

[D]为A*B阶系数矩阵，即每条射线通过每个网格的截距，其中射线条数为A，网格数目为B；

[X]为B*1阶未知系数矩阵，为每个像素的无线电波吸收系数；

[Y]为A*1阶常数矩阵，各观测方式下与实测场强有关的常数，均为已知数据；

其中，[X]为需要反演的目标值，即对矩阵方程组的[X]进行求解；

Ⅳ、将步骤Ⅲ中对矩阵方程组求解模型转化为泛函极小值求解模型，并建立层析反演目标函数模型，从而利用该目标函数模型得出层析反演结果，获得工作面内的异常分布情况，具体过程为：

定义目标函数为观测数据与理论数据之间的差值，在无线电波层析反演过程中，首先通过无线电波接收设备得到实测场强值，将探测范围内进行网格离散化，然后设定一个上限和下限，形成一个范围值，在设定的范围值内随机赋予探测范围内每个网格的吸收系数理论值，进而将赋予的吸收系数理论值转化为理论观测场强值；最后，通过已知的极值搜索智能算法对目标函数进行处理，通过反复更新每个网格吸收系数理论数值，直到实测场强值与理论值之间差值到达最小，即满足停止条件，此时输出当前时刻每个网格对应反演的吸收系数值；目标函数定义如下：

式中，X＝(x₁,x₂,…,x_j,…,x_B)为待反演的吸收系数向量；

此时，无线电波地质异常层析反演模型定义为：求X′∈C，使得

f(X′)＝minf(X)

其中，X′＝(x′₁,x′₂,…,x′_j,…,x′_B)为目标函数f(X)达到最小值时，得到的每个网格对应反演的吸收系数值，C＝{(x₁,x₂,…,x_j,…,x_B)|lb≤x_j≤ub，j＝1,2,...,B}；lb和ub分别为设定的上限和下限；

通过上述处理得到每个网格反演的吸收系数值，最终将各个网格的吸收系数值通过图像显示，从而得出工作面内的异常分布情况。