[发明专利]一种瞬变电磁早期信号的重构方法

摘要

本发明公开了一种瞬变电磁早期信号的重构方法，其采用增量Wiener反卷积滤波器的信号重构算法，即将观测信号送入到增量Wiener反卷积滤波器后，并估算反卷积滤波输出信号的误差，当满足设定的迭代次数时，则将估算出反卷积滤波输出信号的误差作为重构信号输出。该算法可以减小早期信号的反卷积误差，消除实测数据中由于高频噪声分量导致的反卷积系统不稳定的问题，得到了瞬变电磁信号的最佳估计值。理论分析和实测结果表明：相对于阻尼匹配法，本文方法恢复的信号更逼近理论信号曲线，浅层探测分辨率更高，且无需判断天线的阻尼状态，对提高瞬变电磁系统浅层探测能力具有重要意义。

主权项

一种瞬变电磁早期信号的重构方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，根据接收天线的系统参数建立三层地电模型，先对该模型进行一维正演得到理论瞬变电磁响应信号，使理论瞬变电磁响应信号通过接收天线，并在天线输出端加入高斯白噪声，由此获得观测信号；步骤2，基于天线的频响函数，在频域上按照维纳滤波器算法构造增量维纳反卷积滤波器g(ω)，即$g\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{H^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\left|H\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2+\mathrm{\γ}}$式中，H(ω)为天线的频响函数，γ为输入信号的信噪比的倒数；步骤3，将观测信号作为反卷积滤波输入信号输入到步骤2所构造出的增量维纳反卷积滤波器g(ω)中，并获得该输入信号的反卷积滤波输出信号即$\stackrel{\_\_\_\_\_}{X_1\left(w\right)}=\frac{H^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)Y\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\left|H\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2+\mathrm{\γ}}$式中，H(ω)为天线的频响函数，γ为观测信号的信噪比的倒数，Y(ω)为观测信号；步骤4，计算观测信号的反卷积滤波输出信号的误差S₁(ω)，即$S_1\left(\mathrm{\ω}\right)=Y\left(\mathrm{\ω}\right)-\stackrel{\_\_\_\_\_}{X_1\left(\mathrm{\ω}\right)}H\left(\mathrm{\ω}\right)$式中，Y(ω)为观测信号，为观测信号的反卷积滤波输出信号，H(ω)为天线的频响函数；步骤5，计算本次迭代的反卷积滤波输出信号的误差S_i+1(ω)，即$S_{i+1}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{\mathrm{\γ}{S}_i\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\left|H\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2+\mathrm{\γ}}$式中，S_i(ω)为上一次所得的反卷积滤波输出信号的误差，γ为观测信号的信噪比的倒数，H(ω)为天线的频响函数，i为迭代次数，i＝1,2,......,n；步骤6，计算本次迭代的反卷积滤波输出信号即$\stackrel{\_\_\_\_\_\_\_}{X_{i+1}\left(\mathrm{\ω}\right)}=\stackrel{\_\_\_\_\_}{X_i\left(\mathrm{\ω}\right)}+\frac{H^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)S_i\left(\mathrm{\ω}\right)}{{\left|H\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2+\mathrm{\γ}}$式中，为上一次所得的反卷积滤波输出信号，S_i(ω)为上一次所得的反卷积滤波输出信号的误差，γ为观测信号的信噪比的倒数，H(ω)为天线的频响函数，i为迭代次数，i＝1,2,......,n；步骤7，重复步骤5和步骤6，直至迭代次数i达到设定的迭代次数n,则第n次迭代所得反卷积滤波输出信号即为要得到的重构信号。