[发明专利]一种圆锥形场源瞬变电磁优化反演方法

权利要求书

1.一种圆锥形场源瞬变电磁优化反演方法，其特征在于，所述反演方法包括以下步骤：

结合神经网络算法中的激活函数，采用自适应加权粒子群优化算法对圆锥形场源装置瞬变电磁数据进行反演，得到圆锥形场源瞬变电磁反演模型，用于地面瞬变电磁一维反演；

将圆锥形场源瞬变电磁反演模型应用于一定量的理论地电模型，对圆锥形场源瞬变电磁反演模型的有效性进行验证。

2.根据权利要求1所述的圆锥形场源瞬变电磁优化反演方法，其特征在于，所述采用自适应加权粒子群优化算法对圆锥形场源装置瞬变电磁数据进行反演的过程包括：

S1，初始化粒子群并设置相关参数；

S2，计算每个粒子的适用度值f；

S3，更新粒子个体最优值Pbest和全局最优值Gbest；

S4，更新下述公式计算当前迭代时惯性因子w：

式中，w为惯性因子，H为常数，C₃为(0，1)之间分布的随机数，t为当前迭代次数，t_max为最大迭代次数；

S5，根据下述公式计算当前迭代时粒子i到Pbest和Gbest的距离：

式中，i＝1,2…M，k＝1,2…T，T为最大迭代次数，M为种群粒子数，为粒子i到个体最优值Pbest的距离，为粒子i到全局最优值Gbest的距离，为个体最优值Pbest的空间位置，为粒子i的空间位置，为全局最优值Gbest的空间位置；

S6，根据下述公式更新加速度系数：

式中，F(Q)表示自适应加权更新函数，A为曲线的陡度，是一个常数；b为曲线的峰值，c为曲线中心点的横坐标，d为正常数；Q为具体问题函数的输入，由惯性因子w的计算公式确定；Q是粒子和Pbest之间的距离，表示认知加速度系数，对于社会加速度系数，Q表示粒子与Gbest之间的距离；

S7，根据下述公式更新粒子i的空间位置和速度

式中，w为惯性因子，j为问题空间搜索维度，搜索空间为D维，r₁和r₂为(0,1)之间的随机数；

S8，判断是否满足收敛条件，如果是，输出最优路径，结束流程，否则，令k＝k+1，转入步骤S2。

3.根据权利要求1所述的圆锥形场源瞬变电磁优化反演方法，其特征在于，所述对圆锥形场源瞬变电磁反演模型的有效性进行验证的过程包括以下步骤：

建立典型层状地电模型，采用圆锥形场源瞬变电磁反演模型对不同地电模型分别进行20次独立反演计算，取平均值作为地电模型的参数估计值，将反演结果与模型参数进行对比来评价反演算法的有效性，反演中求解观测数据与模拟数据感应电压的L1范数最小建立目标函数如下：

式中，x_r为真实地电模型；V_i^obs(x_r)为实测数据，反演中用理论模型正演值代替；V_i(x)表示反演模型计算中第i个采样道磁场的计算值；N为采样总时间道数；反演过程中均取种群粒子数为40，迭代次数为20。

4.根据权利要求1所述的圆锥形场源瞬变电磁优化反演方法，其特征在于，所述圆锥型场源装置的正演过程包括以下步骤：

将圆锥型场源装置产生的瞬变电磁响应视为多个圆形回线响应的叠加；

采用余弦折线逼近算法计算瞬变电磁时间域响应：

式中，Im[H_z(w_i)]，Re[H_z(w_i)]分别为垂直磁场H_z频率域响应的实部和虚部，w_i为第i个采样道磁场角频率，t为时间；

根据均匀半空间中心回线装置的瞬态响应解析表达式：

式中，I为发射电流，a为回线源半径，μ₀为真空中磁导率，σ为均匀大地电导率。