磁異常信號(hào)檢測(cè)與源定位方法研究.pdf

1、我們生活的環(huán)境中由于地球這個(gè)大磁體的存在而處處分布著磁場(chǎng)，所以地球上的任何物體均會(huì)受到地磁場(chǎng)的影響。磁性物體或被地磁場(chǎng)磁化的鐵磁性物質(zhì)，以及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體由于切割地磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流磁場(chǎng)等，都會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，稱(chēng)為磁異常現(xiàn)象；基于磁異現(xiàn)象對(duì)磁性目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和定位的方法就是磁異常探測(cè)-MAD（Magnetic Anomaly Detection）。磁異常探測(cè)技術(shù)是基于基本的物理現(xiàn)象，具有很好的穩(wěn)定性和通用性，并且是一種被動(dòng)式的探測(cè)方法，在軍事、地質(zhì)

2、資源勘查、考古、地震預(yù)警、空間探測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷和生物磁學(xué)等方面，有著廣泛的應(yīng)用。本文主要討論該技術(shù)在航空物探方面的應(yīng)用，主要工作包括以下幾方面:
　　首先，基于磁異常信號(hào)相對(duì)環(huán)境磁噪聲是十分微弱的情況，選取了能有效的提高磁異常信號(hào)信噪比的標(biāo)準(zhǔn)正交基函數(shù)（OBF）分解算法。該算法是通過(guò)求解磁異常信號(hào)在所選擇的基函數(shù)空間上的能量函數(shù)來(lái)達(dá)到提高信噪比的目的，在分析中也驗(yàn)證了對(duì)特征時(shí)間的估計(jì)方法。進(jìn)一步分析得到，由于三個(gè)基函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)不

3、是理想的δ形函數(shù)，而互相關(guān)函數(shù)也不是恒為零，所以得到的能量函數(shù)往往不理想。于是提出了一種將三個(gè)基函數(shù)組合成一個(gè)新的基函數(shù)的改進(jìn)方法，這樣可以改善能量函數(shù)的形狀使其更像一個(gè)尖脈沖。最后討論了平臺(tái)機(jī)動(dòng)對(duì)能量函數(shù)的影響。
　　其次，考慮到在高斯白噪條件下標(biāo)準(zhǔn)正交基函數(shù)分解算法對(duì)磁異常信號(hào)的處理效果是最理想的，而非高斯白噪聲對(duì)應(yīng)的檢測(cè)效果不盡如意的情況。對(duì)在環(huán)境磁噪聲中占主要成分的地磁噪聲，基于其功率譜密度滿足1/fα(0＜α＜2)的非高

4、斯特性，選取了一種基于自回歸模型（AR）的白化濾波方法。對(duì)如海洋背景磁場(chǎng)這種一般的非高斯噪聲，提出了一種基于小波變換的白化方法，并通過(guò)仿真以瑞利分布和指數(shù)分布為例驗(yàn)證了其白化的有效性。
　　然后，將能量函數(shù)作為目標(biāo)檢測(cè)時(shí)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量與門(mén)限值相比較，如果能量函數(shù)在連續(xù)的一段時(shí)間的內(nèi)均大于自適應(yīng)門(mén)限值，即認(rèn)為有目標(biāo)。為了達(dá)到恒虛警率（CFAR）檢測(cè)的效果，基于能量函數(shù)的分布特性，采用兩側(cè)單元平均選大（GOCA-CFAR）的恒虛警概率檢