發(fā)布時間：2021-07-29 19:01

　　針對傳統(tǒng)磁源邊界識別方法在斜磁化條件下對多磁源目標識別能力較差的問題,提出斜磁化條件下多磁源目標的邊界識別方法。根據(jù)矢量合成原理將磁場分量轉(zhuǎn)化為總幅值異常以及方向余弦,利用改進K奇異值分解方法重建磁信號。利用歸一化磁源強度與化極互相關(guān)的方法估計不同計算區(qū)域內(nèi)磁源的磁化方向,將磁測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為垂直磁化條件下的磁測數(shù)據(jù)。通過磁梯度張量矩陣特征值的絕對值之和與垂直條件下磁場沿z軸方向的分量在z軸方向上梯度的比值對磁源的水平邊界進行求解,實現(xiàn)了對磁源水平邊界的估計。仿真和試驗結(jié)果表明,該方法能夠準確識別斜磁化條件下多目標磁源的邊界,且具有較強的抗噪性。 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

十字形磁梯度張量系統(tǒng)

分別向4個傳感器每個軸上加入信噪比為30%的高斯白噪聲，模擬環(huán)境因素帶來的誤差，并向觀測數(shù)據(jù)中隨機加入0.5×rand(max(B))的沖擊噪聲，模擬實際測量中由于操作誤差所帶入的沖擊誤差。觀測面上獲得的磁測數(shù)據(jù)如圖3所示，圖3 (h)中的白線為模型的理論水平位置，圖3(i)中的白線為劃分的計算區(qū)域。為了證明本文降噪方法的有效性，分別利用形態(tài)學(xué)濾波器、低通濾波器、小波變換方法、EMD分解方法以及K-SVD方法與本文的IK-SVD方法進行對比，其中形態(tài)學(xué)濾波器通過構(gòu)造開-閉和閉-開組合的組合濾波器并利用三角形結(jié)構(gòu)元素進行濾波運算，低通濾波器采用巴特沃斯濾波器確定截止頻率，EMD濾波器與小波濾波器采用軟閾值的濾波方法[16]，小波方法中的小波基為coif5，分解層數(shù)為5層。K-SVD計算方法中，塊大小為4，訓(xùn)練字典大小為512．本文方法的窗口大小為4，移動步長為1．分別利用信噪比SNR以及均方根誤差RMSE作為評判降噪能力的指標，其中,T(c,f)為原始信號，為降噪后的信號，計算結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1可以看出，通過對獲得的磁梯度張量Bxx、Bxy、Bxz、Byy、Byz這5個獨立分量進行對比，可以看出本文降噪方法具有最優(yōu)的降噪能力。

,T(c,f)為原始信號，為降噪后的信號，計算結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1可以看出，通過對獲得的磁梯度張量Bxx、Bxy、Bxz、Byy、Byz這5個獨立分量進行對比，可以看出本文降噪方法具有最優(yōu)的降噪能力。利用IK-SVD方法降噪后的磁測數(shù)據(jù)如圖4所示。利用(11)式估計兩個計算窗口內(nèi)模型的磁化方向，其中模型1的磁化方向估計值為Is1=56°、Ds1=-18°，模型2的磁化方向估計值為Is2=48°、Ds2=59°．圖5為磁梯度張量轉(zhuǎn)化前后不同計算區(qū)域內(nèi)的Bzz數(shù)據(jù)。利用(13)式獲得垂直條件下的磁梯度張量Bzz分量，如圖5(c)和圖5(d)所示，白色實線為磁源的理論水平分布區(qū)域。與圖5 (a)和圖5(b)對比可以看出:在垂直磁化條件下，實線的位置與Bzz主正極值的分布更加一致;而在斜磁化條件下，Bzz主正極值與實際輪廓位置存在一定的偏移。因此，利用本文的相關(guān)性來估計磁化方向的方法可以有效地降低斜磁化的影響。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]全張量磁梯度數(shù)據(jù)的斜導(dǎo)數(shù)特征值邊界識別方法研究[J]. 郭華,韓松,鄭強,梁韌,段然,劉浩軍,李西子.  地球物理學(xué)報. 2019(09)
[2]張量衍生不變關(guān)系下的磁源單點定位[J]. 李青竹,李志寧,張英堂,范紅波.  光學(xué)精密工程. 2019(08)
[3]強剩磁條件下磁性目標三維正則化聚焦反演方法[J]. 李金朋,張英堂,范紅波,李志寧,張光.  兵工學(xué)報. 2018(11)
[4]全張量磁梯度數(shù)據(jù)解釋的均衡邊界識別及深度成像技術(shù)[J]. 舒晴,馬國慶,劉財,李麗麗.  地球物理學(xué)報. 2018(04)
[5]基于傾斜角和Helbig方法的多磁源目標反演技術(shù)[J]. 尹剛,張英堂,米松林,韓蘭懿,劉敏.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2017(05)
[6]磁記憶梯度張量測量信號預(yù)處理方法[J]. 陳海龍,王長龍,左憲章,朱紅運.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2017(03)
[7]磁力張量數(shù)據(jù)的目標體邊界識別方法探討[J]. 秦秀穎,魯光銀,朱自強,曹書錦.  物探化探計算技術(shù). 2016(01)

博士論文
[1]地磁場測量及水下磁定位技術(shù)研究[D]. 黃玉.哈爾濱工程大學(xué) 2011



本文編號：3309877