[发明专利]一种利用时间相干性抑噪的磁异常检测方法

说明书

本发明公开了一种利用时间相干性抑制背景噪声的磁异常检测方法。该方法利用地磁背景噪声在间隔比较近的时间段内具有较强的的相干性的特点，针对同一传感器采集的不同时间段的信号，在频域自适应地计算地磁背景噪声在时间上的传递函数，利用传递函数消除目标信号中的地磁背景噪声，提高磁异信号的信噪比，以便检测到磁异常目标。本发明可以提高磁异常信号的信噪比，有助于找到磁性目标。

技术领域

本发明涉及电子行业雷达技术领域，涉及信号去噪、目标检测技术，属于微弱信号去噪技术。

背景技术

人们称地球产生的磁场为地磁场，铁磁物体在地球上会影响自身周围的磁场分布。因为这个特性，磁异常探测技术被开发并不断发展，已有几十年的历史。由于磁场测量受的影响因素少，且磁场能穿透大部分固体和液体，磁异常探测技术被广泛应用于各种领域。如水下潜艇探测、目标车辆检测、地质资源勘探等。

自适应相干抑噪技术是前人利用地磁背景噪声的空间相干性而提出的一种抑噪技术。这种抑噪技术需要两组传感器分别放在两处相隔较远的位置。由于地磁背景噪声和磁异常目标信号的相干性极低，于是利用两处传感器采集的背景信号之间的相干性，可以从采集信号中估算出磁异常信号。由于不同采集卡、传感器之间存在不一致性问题，抑制噪声的工作会因此受到影响，偏离预期效果。

磁异常探测技术一般可以分为两大类，其中一类揭示了磁背景的性质，前面提到的自适应相干抑噪就属于这一类。另一类技术是利用目标信号的典型特征进行分析，这类方法中较为典型的方法是标准正交基函数(OBF)分解算法。标准正交基函数分解算法常常能在磁异常检测中提供重要的帮助，但是当信噪比过低的时候，标准正交基函数分解算法检测磁异常的能力受到限制。

发明内容

本发明提供了一种利用时间相干性抑制背景噪声并探测磁异常的方法

根据本发明的一个方面，提供了一种利用时间相干性抑制背景噪声的磁异常探测方法。该探测方法包括：

步骤1：利用磁传感器与采集卡采集得到磁信号数据y(n)；

步骤2：分别设置两个长度均为L的移动窗Wt、Wb，使两个窗口分别在信号上移动，得到Wb、Wt窗口截取的信号；

步骤3：将Wt窗内的信号作为目标信号，Wb窗内的信号作为背景信号，分别令为x(n,k)和x(n,k+Δk)，对目标信号x(n,k)和背景信号x(n,k+Δk)分别去均值，然后进行傅里叶变换，得到对应的频域信号X(ω,k)和X(ω,k+Δk)，其中，k表示窗口序数，ω表示频率；

步骤4：通过对两窗内信号的运算，即求信号x(n,k)和信号x(n,k+Δk)的互谱以及窗Wb内信号x(n,k+Δk)的自谱可以得到目标信号窗Wt与背景信号窗Wb中的背景噪声在时间轴上的传递函数H_k+Δk,k(ω,k)；

步骤5：在频域中，利用背景信号以及步骤4得到的传递函数估计目标信号中的背景噪声，即通过H_k+Δk,k(ω,k)×X(ω,k+Δk)估计窗Wt中信号的背景噪声，并用目标信号减去估计得到的背景噪声，得到抑噪后的目标频域信号，即用公式T(ω,k)＝X(ω,k)-H_k+Δk,k(ω,k)×X(ω,k+Δk)计算得到抑噪后的目标频域信号；

步骤6：对步骤5得到的目标频域信号进行傅里叶逆变换，得到抑噪后的目标时域信号t(n,k)；

步骤7：对步骤6得到的目标信号t(n,k)进行标准正交基函数分解，得到这段信号的能量E；

步骤8：保持目标信号窗口Wt位置固定不变，将背景信号窗Wb向右平移mb长度；

步骤9：重复步骤3～步骤8，直到背景信号窗Wb平移至信号的末尾，将信号从头到尾完整地遍历一遍；