[发明专利]低频磁信号增强方法及使用其的航空磁测系统

说明书

本发明提供了一种低频磁信号增强方法及使用航空磁测系统，该方法包括：对原始航空磁测数据进行数据采样，对磁测数据进行三次样条拟合以获取测量趋势项，将原始航空磁测数据去除测量趋势项以获取无趋势项的含噪航空磁测信号；对无趋势项的含噪航空磁测信号进行带通滤波，对兴趣低频磁测信号进行小波信号分解；定义增益函数；基于各个频段的含噪窄带磁测信号的先验信噪比计算获取各个频段的含噪窄带磁测信号的增益函数；根据各个频段增强处理后的窄带信号并利用小波信号合成以获取增强处理后的低频航空磁测信号。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中航磁探测将飞机载体视为刚体且忽略模型外干扰场所导致的探测精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及地球空间物理科学和航空磁探测技术领域，尤其涉及一种低频磁信号增强方法及使用其的航空磁测系统。

背景技术

航空磁探测技术具有机动性好、效率高、安全性高等优点，广泛用于军事与民用领域，在军事上，航磁探测可快速实现对重点区域及水下兴趣目标体的侦察、识别；在民用上，航磁探测在地球物理勘察和地质调查领域，为矿产资源勘探提供重要支持。航空磁测系统主要由飞机平台及高精度磁力仪两部分构成，其中平台磁性部件及电磁干扰会影响高灵敏度磁力仪性能发挥，影响兴趣目标信号的测量准确性。现有航空平台T-L干扰补偿模型建立了飞机姿态与干扰场关系，达到消除与平台姿态关联永磁、感磁和涡流磁场干扰的目的，然而模型中飞机载体视为刚体且忽略模型外干扰场的影响，限制平台磁探测性能进一步提升。

发明内容

本发明提供了一种低频磁信号增强方法及使用其的航空磁测系统，能够解决现有技术中航磁探测将飞机载体视为刚体且忽略模型外干扰场所导致的探测精度低的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于航空磁测系统的低频磁信号增强方法，低频磁信号增强方法包括：对原始航空磁测数据进行数据采样，根据数据采样时间以及采样获取的磁测数据进行三次样条拟合以获取测量趋势项，将原始航空磁测数据去除测量趋势项以获取无趋势项的含噪航空磁测信号；对无趋势项的含噪航空磁测信号进行带通滤波以获取兴趣低频磁测信号，对兴趣低频磁测信号进行小波信号分解以获取多个频段的含噪窄带磁测信号；对各个频段的含噪窄带磁测信号的测量磁场进行快速傅里叶变化以获取各个频段的窄带测量信号的频域表达公式，利用各个频段的窄带测量信号的频域表达公式进行频谱计算以获取各个频段的含噪窄带磁测信号的频谱、目标信号频谱以及噪声频谱，根据各个频段的目标信号频谱与含噪窄带磁测信号的频谱定义增益函数；计算各个频段的含噪窄带磁测信号的后验信噪比，基于后验信噪比并利用直接判决法获取各个频段的含噪窄带磁测信号的先验信噪比，基于各个频段的含噪窄带磁测信号的先验信噪比计算获取各个频段的含噪窄带磁测信号的增益函数；根据各个频段的含噪窄带磁测信号的增益函数及频谱完成各个频段的目标信号频谱的估计，根据各个频段的目标信号频谱的估计以及各个频段的含噪窄带磁测信号的相位信息，利用傅里叶反变换获取各个频段增强处理后的窄带信号，根据各个频段增强处理后的窄带信号并利用小波信号合成以获取增强处理后的低频航空磁测信号。

进一步地，任一频段的窄带测量信号的频域表达公式为R_ke^jθk＝X_ke^jαk+D_ke^jβk，其中，R_k为任一频段的窄带测量信号的频谱，X_k为任一频段的目标信号的频谱，D_k为任一频段的噪声频谱，jθk为任一频段的窄带测量信号的第k个频谱分量的相位，jαk为任一频段的目标信号的第k个频谱分量的相位，jβk为任一频段的噪声的第k个频谱分量的相位。

进一步地，各个频段的含噪窄带磁测信号的增益函数G(k)可根据其中，为任一频段的目标信号的频谱估计。

进一步地，各个频段的含噪窄带磁测信号的后验信噪比SNP_post(k)可根据来获取。