磁異常信號檢測與源定位方法研究.pdf

1、我們生活的環(huán)境中由于地球這個大磁體的存在而處處分布著磁場，所以地球上的任何物體均會受到地磁場的影響。磁性物體或被地磁場磁化的鐵磁性物質(zhì)，以及運動導體由于切割地磁場產(chǎn)生渦流磁場等，都會對地磁場產(chǎn)生擾動，稱為磁異?，F(xiàn)象；基于磁異現(xiàn)象對磁性目標進行檢測和定位的方法就是磁異常探測-MAD（Magnetic Anomaly Detection）。磁異常探測技術是基于基本的物理現(xiàn)象，具有很好的穩(wěn)定性和通用性，并且是一種被動式的探測方法，在軍事、地質(zhì)

2、資源勘查、考古、地震預警、空間探測、醫(yī)學診斷和生物磁學等方面，有著廣泛的應用。本文主要討論該技術在航空物探方面的應用，主要工作包括以下幾方面:
　　首先，基于磁異常信號相對環(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信噪比的標準正交基函數(shù)（OBF）分解算法。該算法是通過求解磁異常信號在所選擇的基函數(shù)空間上的能量函數(shù)來達到提高信噪比的目的，在分析中也驗證了對特征時間的估計方法。進一步分析得到，由于三個基函數(shù)的自相關函數(shù)不

3、是理想的δ形函數(shù)，而互相關函數(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基函數(shù)組合成一個新的基函數(shù)的改進方法，這樣可以改善能量函數(shù)的形狀使其更像一個尖脈沖。最后討論了平臺機動對能量函數(shù)的影響。
　　其次，考慮到在高斯白噪條件下標準正交基函數(shù)分解算法對磁異常信號的處理效果是最理想的，而非高斯白噪聲對應的檢測效果不盡如意的情況。對在環(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。對如海洋背景磁場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，并通過仿真以瑞利分布和指數(shù)分布為例驗證了其白化的有效性。
　　然后，將能量函數(shù)作為目標檢測時的檢驗統(tǒng)計量與門限值相比較，如果能量函數(shù)在連續(xù)的一段時間的內(nèi)均大于自適應門限值，即認為有目標。為了達到恒虛警率（CFAR）檢測的效果，基于能量函數(shù)的分布特性，采用兩側單元平均選大（GOCA-CFAR）的恒虛警概率檢