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- 基于PC104架构的时间域航空电磁多信息流数据收录系统研制
- 作者： 王麒 来源： 吉林大学 年份： 2021 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空电磁探测 多信息收录 TEM PC104架构 异步系统关联
- 描述： 基于PC104架构的时间域航空电磁多信息流数据收录系统研制
- 航空电磁探测线圈运动噪声特性分析与压制技术研究
- 作者： 孟洋 来源： 吉林大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 特性分析 最小噪声分离 航空电磁探测 线圈运动噪声
- 描述： 航空电磁探测是一种以飞行器为载体,基于电磁感应原理的地球物理探测方法,具有地形适应能力强、效率高的特点,并适用于大比例尺、高精度、高分辨率探测。因其飞行测量的特殊探测方式,会引入大量噪声,其中线圈运动噪声的幅度较大,因此,对线圈运动噪声的特性分析研究势在必行,其既能为探测仪器硬件系统的研制提供理论支撑,如改良线圈的机械结构、安装与悬挂方式和减小吊舱的姿态变化及振动效应等,也能为飞行测量数据的软滤波方法奠定基础。论文依托于国家重大科研装备项目子课题“航空瞬变电磁系统(全航空)仿真、数据处理与反演”和国家高技术研究发展计划(863计划)“吊舱式时间域直升机航空电磁勘查数据处理与成图关键技术”,分析了线圈运动噪声产生机理,推导了三分量线圈运动噪声计算公式,研究了z分量线圈运动噪声计算结果的时频特征和统计特性,采用超晚期插值法和最小噪声分离变换法压制实测线圈运动噪声。论文的主要研究内容和研究成果如下:根据航空电磁探测线圈运动噪声的产生机理,推导出航空电磁探测三分量线圈运动噪声计算公式。利用野外航空探测飞行实验中获取的接收线圈姿态角度roll、pitch和yaw,计算了单一姿态角度变化情况下和多姿态角度同时变化情况下的三分量线圈运动噪声。研究表明,x分量线圈运动噪声与姿态角度roll无关,y分量线圈运动噪声与姿态角度pitch无关,z分量线圈运动噪声与姿态角度yaw无关。以z分量线圈运动噪声的计算结果和野外飞行测得的线圈运动噪声为例,研究了航空电磁探测线圈运动噪声及其在剖面上的时域和频域特征。为研究姿态角度和线圈运动噪声之间的关系,利用短时傅里叶变换和小波变换对姿态角度roll与pitch、z分量线圈运动噪声的计算结果进行了时-频分析,结果显示姿态角度roll和pitch及其变化率都会影响z分量线圈运动噪声计算结果的时域和频域特性。研究了航空电磁探测线圈运动噪声的统计特性,利用统计直方图和概率分布纸来分析数据的高斯性,证明了姿态角度roll与pitch、z分量线圈运动噪声和实测线圈运动噪声都基本符合高斯分布,为航空电磁探测线圈运动噪声的压制方法提供理论基础。基于航空电磁探测线圈运动噪声的特性分析,采用超晚期插值法和最小噪声分离变换法分别在航空电磁探测原始数据和剖面数据上压制线圈运动噪声。将原始数据每一个半周期数据的晚期道连接,插值形成近似基线,即模拟线圈运动噪声,然后将其在原始数据中加以去除。采用超晚期插值法将野外实测原始线圈运动噪声水平由±8 m V降低至±3 m V,可将含有异常的测线剖面上的噪声水平由±40 n T/s降为±25 n T/s。最小噪声分离变换采用噪声协方差的特征值和特征向量对剖面数据进行噪声白化处理,对未知噪声进行估计是最小噪声分离的重要核心技术,本文用自适应窗宽滤波技术对噪声进行估计,经最小噪声分离(MNF)变换处理的测线数据,在不影响异常幅值和形态的前提下,异常测线剖面噪声水平降至±10 n T/s,该方法能够有效的压制晚期道噪声。
- 基于双波发射电流的航空电磁数据电导率深度成像
- 作者： 李静 来源： 吉林大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 模型融合 分辨能力 查表法 航空电磁探测 双波电导率深度成像
- 描述： 航空电磁探测是以电磁感应理论为基础,以飞机为平台搭载电磁勘探装置的地球物理探测方法,具有成本低,效率高,速度快,通用性好,覆盖面积广等优势。航空电磁系统主要发射双极性单脉冲信号完成电磁勘探任务,随着航空电磁勘查技术的发展,CGG公司研发的MULTIPULSE系统可发射双波形,在发射一个传统大功率半正弦波基础上,再发射一个小功率梯形波,实现航空电磁在保持深层目标体探测能力下,提高浅层分辨力。本文针对航空电磁双波响应数据,采用模型融合法和查表法实现双波电导率深度成像(Conductivity Depth Imaging,CDI)。主要研究内容如下:基于航空电磁探测基本原理,在阶跃发射电流的电磁响应计算基础上,根据卷积定理,推导出双波发射电流电磁响应的正演算法,并计算了双波发射电流的全时段电磁响应,对比分析了多种目标体电导率情况下单波与双波电流的电磁响应。根据正演算法,研究了双波发射电流参数对电磁响应的影响,若半正弦波脉宽为4ms,梯形波上升沿和下降沿时宽为0.2ms,双波距为10ms,则当半正弦波脉宽在±0.4ms变化,梯形波上升沿和下降沿时宽在±0.04ms变化,而双波距在±0.02ms变化时,其对应均方相对误差均低于4%。基于传统单波查表法CDI,提出了模型融合的双波电导率深度成像。当电导率为0.1S/m时,双波电磁响应与梯形波响应相近,针对双波中半正弦波与梯形波的电磁响应,分别利用单波查表法获取对应的CDI结果,升序排列两组视深度得到融合深度,经插值算法获得两组相同融合深度下的电导率,利用变参数加权计算得到融合电导率。根据一维大地模型与准二维大地模型仿真结果,表明梯形波响应CDI能够清晰识别浅层异常体,对深层异常没有反映,半正弦波响应CDI能够揭示深层异常体的存在,却屏蔽了浅层目标体导电信息,而模型融合法的双波CDI不仅可以清晰揭示地下浅层导电薄层,还可以较好地反映地下深层低阻异常,增强对地下导电异常体的识别能力。根据双波响应特性,提出了查表法的航空电磁双波电导率深度成像。基于航空电磁双波响应正演计算,建立按时间道划分的梯形波响应(tB)-半正弦响应(sB)-电导率-飞行高度数据表,利用双波响应(tB,sB)进行联合查表,并通过插值算法获得对应时间道的视电导率,然后经扩散深度计算视深度,得到成像深度,最终实现查表法的双波电导率深度成像。根据一维大地模型与准二维大地模型仿真结果,表明梯形波响应查表法不能识别埋深较深的异常体,半正弦波响应查表法对埋深较浅的异常没有反映,而双波响应查表法能够较为清晰地识别地下从浅层到深层的导电目标体。基于航空电磁响应正演算法,计算了薄层深度和围岩电导率改变时低阻模型和高阻模型的电磁响应,利用单波查表法和模型融合法进行成像,并计算视电阻率相对误差,在以10%作为分辨率极限情况下,分析了航空电磁系统对薄层的分辨能力。基于准二维模型加噪数据,对比分析了单波查表法CDI,模型融合法双波CDI及查表法双波CDI对异常体分辨能力的影响,结果表明双波电导率深度成像对异常体具有更好的分辨能力。