[发明专利]一种带系统辅助参数的固定翼航空电磁数据电导率深度成像方法

摘要

本发明属于时间域航空电磁资料处理方法领域并公开了一种带系统辅助参数的固定翼航空电磁数据电导率深度成像方法，建立多个固定飞行高度、固定摇摆角度、固定偏航角度、固定俯仰角度下各时间道数据表；依次提取对应时间道的数据及数据表；确定测量数据在表中的位置，根据线性插值算法确定视电导率及各辅助参数值，若满足设置阈值，则输出电导率及辅助参数；判断是否完成全部时间道的电导率查询；通过趋肤深度公式得到成像深度。本发明公开的算法成像速度快，效率高，符合航空瞬变电磁处理海量数据的要求，为提高我国矿产资源的快速勘查能力奠定重要的科学技术基础。

主权项

1.一种带系统辅助参数的固定翼航空电磁数据电导率深度成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在假定飞行高度height、摇摆角度roll、偏航角度yaw为固定值的情况下，选取多个俯仰角度pitch下对应多个电导率大地模型的半空间探测模型，利用固定翼一维正演算法，计算每一时间道各模型对应的x分量、z分量B场电磁响应，建立按时间道划分的Bx‑Bz‑σ‑pitch数据表格；步骤二：按照步骤一所述的方法，分别建立按时间道划分的By‑Bz‑σ‑roll数据表格、Bx‑By‑σ‑yaw数据表格、Bx‑Bz‑σ‑height数据表格；当发射线圈、接收线圈姿态以各自的姿态角度发生旋转时，其中计算x分量、y分量及z分量B场电磁响应公式分别为：其中，为系统的收发距,(x,y,z)为接收线圈坐标,J₀为零阶贝塞尔函数，J₁为一阶贝塞尔函数，λ为积分变量，A_RX为接收线圈有效面积，m为发射磁矩，h为发射线圈高度，z为接收线圈高度，反射系数步骤三：首先，分别将式Bx(w)、式By(w)、式Bz(w)变换到s域中，并除以s得到x分量、y分量和z分量的磁场瞬态响应表达式：然后，分别对式做拉氏逆变换得到系统三分量B场响应，作为电导率深度成像的数据表来源，如下式所示：步骤四:录入航空电磁x分量、y分量与z分量B场电磁响应，确定数据点在表中的位置，插值得到视电导率：首先，令i＝1；依次提取第i个时间道的x分量与z分量B场响应数据点；然后，令迭代次数k＝1；提取对应height＝heightik、roll＝rollik、yaw＝yawik下对应时间道的Bx‑Bz‑σ‑pitch数据表格；接着，利用距离公式计算数据点与表中各点的距离，其中Bx_i、Bz_i分别为对应第i个时间道的x分量与z分量B场响应数据点，Bx_mk、Bz_mk为对应第i个时间道、第k次迭代的数据表中的任意一点；最后，找到表中距离最近点，若最近点在数据表的内部，则最近点是由四个四边形所包含,即为四边形的顶点，依次计算每个四边形四个边对应的直线方程，将数据点的x分量或z分量响应带入直线方程中可得到该点在直线上对应的z分量或x分量响应值，通过与对应的数据点坐标值比较，则可得到该数据点与直线的相对位置，依次进行判断则可以圈定数据点的具体位置；若最近点在数据表的外边缘线上，则最近点是由一个或两个四边形所包含的，其判断位置的方法与数据点在表中的情况一致；步骤五：在步骤四确定数据点在数据表中的具体位置之后，将数据表局部放大，采用线性插值获得该时间道的视电导率σ_ik1及俯仰角度pitch_ik，公式如下：此时，四边形的四个顶点的电导率分别记为四个顶点的俯仰角度分别记为p₁，p₂，p₃，p₄，p₁＝p₄，p₂＝p₃；过数据点做一条与点1、点4连线平行的直线分别与四边形上下两边相交，d₁为数据点与上边交点的距离，d₂为数据点与下边交点的距离；过数据点做一条与点1、点2连线平行的直线分别与四边形左右两边相交，d₃为数据点与左边交点的距离，d₄为数据点与右边交点的距离。步骤六：接下来依次提取第i个时间道对应height＝heightik，pitch＝pitchik，yaw＝yawik下的By‑Bz‑σ‑roll数据表格，参照步骤三至步骤五进行查表与插值获得该时间道的视电导率σik2及摇摆角度rolli(k+1)；依次提取第i个时间道对应height＝heightik，pitch＝pitchik，roll＝rolli(k+1)下的Bx‑By‑σ‑yaw数据表格，参照步骤三至步骤五进行查表与插值获得该时间道的视电导率σik3及偏航角度yawi(k+1)；依次提取第i个时间道对应pitch＝pitchik，roll＝rolli(k+1)，yaw＝yawi(k+1)下的Bx‑Bz‑σ‑height数据表格，参照步骤三至步骤五进行查表与插值获得该时间道的视电导率σik4及飞行高度heighti(k+1)；步骤七：比较height_ik和height_i(k+1)的大小，若精度小于L，则迭代停止，输出视电导率若精度不小于L，则进行第k＝k+1次迭代，再返回到步骤四反复进行上述步骤；步骤八：判断是否完成全部时间道的电导率查询，若未完成，则令i＝i+1，返回至步骤四反复进行上述步骤；若完成，即得到电磁响应所有时间道对应的视电导率。步骤九：通过趋肤深度公式得到成像深度，输出带系统辅助参数的固定翼航空电磁数据电导率深度成像算法的成像结果。