海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法技术

本发明专利技术提供一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，包括：设置海浪磁干扰压制执行参数；选择并读取参与海浪磁干扰压制的海洋大地电磁场数据；基于滤波参数与电磁场的阻抗关系，计算滤波参数初值；基于输入信号与参考信号中有效信号的相关性，结合信号与噪声之间随时间变化的统计特性,利用前一时刻的滤波参数进行迭代计算，自适应计算现时刻的滤波参数；基于滤波参数与电场、磁场的关系，重构预测信号；基于最小均方差算法原理，计算预测信号与参考信号的残差；判断是否满足处理要求；输出压制干扰的预测信号。较于传统的大地电磁噪声压制方法，所提出的方法稳定性更好，对海底介质引起的电磁场响应之间的阻抗关系破坏性更小。

【技术实现步骤摘要】
海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法
本专利技术涉及海洋地球物理信号处理
，具体涉及一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法。
技术介绍
海洋大地电磁测深法(MT)通过在海底观测天然场源产生的感应电磁场获取海底介质的电性分布，它是研究海洋地壳和上地幔电性结构以及深部地质过程的重要地球物理手段。渤海、黄海等海域是我国海洋油气资源勘探和海洋地质构造研究的重点海域。近几十年来，我国在渤海、黄海开展了大量的地震、重力、磁法调查工作，然而，地震方法受上覆高速屏蔽层影响，以及重力、磁法勘探分辨率较低，致使难以获得高分辨率的深部地层信息。与地震波相比，电磁波不受地震波高速屏蔽层的影响，利用海洋MT方法可获得地震波高速屏蔽层内部及其下方的电性结构。海浪等海水运动切割地磁场会产生强烈的感应电磁场。渤海、黄海平均水深分别为18米和44米，实测资料表明，浅水环境中海水运动感应电磁场严重影响海洋MT数据质量。在浅水环境中，海浪运动产生的感应电磁场干扰频率范围与MT信号的频率混叠，在时域和频域都不易将其与MT信号分离；海浪感应电磁干扰具有较强的能量，极大地降低了MT数据的信噪比，导致视电阻率和相位产生严重畸变，是浅水MT数据的主要干扰。因此，需对海浪感应电磁场进行压制以提高浅水区MT数据信噪比。传统的傅里叶变换、小波变换及SVD分解等方法对MT数据的电场与磁场分别进行噪声压制，由于噪声与有效信号不易区分，上述方法容易对有效信号造成破坏，导致去噪效果不理想。张自力(2009)和张宝强(2018)利用小波阈值去噪方法，以及于彩霞(2010)利用希尔伯特-黄变换应用于海浪感应电磁场的压制研究中，上述两种方法能够压制受海浪感应电磁干扰影响频带内的强能量，并且视电阻率在一定程度上得到改善，然而相位改善效果不明显，处理效果有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，该方法可应用于提高海洋大地电磁数据的信号比，以及提高海洋电磁探测精确性。为了实现以上目的，本专利技术提供如下技术方案：1.一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，主要包括：S1、设置海浪磁干扰压制执行参数，所述参数包括滤波器阶数、最大迭代次数和最小迭代误差；S2、选择并读取参与海浪磁干扰压制的海洋大地电磁场数据，将电场信号E作为输入信号，磁场信号H作为参考信号；S3、基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，计算滤波参数初值C0；S4、基于输入信号E与参考信号H中有效信号的相关性，结合信号与噪声之间随时间变化的统计特性,利用前一时刻的滤波参数进行迭代计算，自适应计算现时刻的滤波参数C；S5、基于滤波参数C与电场E、磁场H的关系，重构预测信号H′；S6、基于最小均方差算法原理，计算预测信号H′与参考信号H的残差ε；S7、判断是否满足最小迭代误差或达到最大迭代次数，若满足则转向S8，若不满足则转向S4；S8、输出压制干扰的预测信号H′。2.如权利要求1所述的海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，设定滤波参数初值C0为：式中，为阻抗张量。3.如权利要求1所述的海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，所述基于输入信号E与参考信号H中有效信号的相关性，结合信号与噪声之间随时间变化的统计特性，利用前一时刻滤波参数进行迭代计算，按照如下公式自适应计算现时刻的滤波参数C：CH(m+1)＝CH(m)+2μE(m)ε*(m)；式中，m表示m时刻；电场E(m)为输入信号；磁场H(m)为参考信号；H′(m)为预测信号；C(m)为滤波系数；ε(m)为磁场H(m)与预测信号H′(m)的残差；上标H表示共轭转置，*表示复共轭；μ为滤波器步长，满足λmax为相关矩阵R＝E[E(m)EH(m)]最大的特征值。4.如权利要求3所述的磁场H(m)与预测信号H′(m)的残差ε(m)计算方法，其特征在于，采用以下公式确定：ε(m)＝H(m)-H′(m)。5.如权利要求1所述的海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，基于滤波参数C与电场E、磁场H的关系重构预测信号H′的方法为：H′(m)＝C(m)E(m)。较现有技术相比，本专利技术一些实施例中，提供的方法的有益效果在于：本专利技术主要针对海洋大地电磁探测中由海浪运动引起对MT磁场信号的强干扰，并导致大地电磁数据信噪比低的问题，提出了一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，该方法为复杂浅水环境下改善海洋MT资料信噪比提供了一种有效的技术方案。较于传统的大地电磁噪声压制方法，该方法基于海浪感应电磁干扰的特点和电场与磁场之间的传递函数关系，将受海浪感应电磁干扰影响较小的电场作为输入信号，将磁场作为参考信号，在尽可能不破坏电磁场之间的阻抗关系的情况下，利用输入信号和输出信号的统计特性压制磁场分量中的海浪感应磁干扰。所提出的海浪磁干扰压制方法稳定性更好，对海底介质引起的电磁场响应之间的阻抗关系破坏性更小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术方法的程序流程框图；图2为一维地电模型结构示意图；图3为无噪信号、海浪感应磁干扰及合成信号的时间序列及振幅谱；图4为无噪信号、压制干扰输出信号及误差的时间序列及振幅谱；图5为干扰压制前视电阻率及相位曲线；图6为干扰压制后视电阻率及相位曲线。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1参见图1，一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，主要包括以下步骤：S1.设置执行参数，所述参数包括滤波器阶数、最大迭代次数和最小迭代误差。S11.滤波器阶数：将输入数据分为不同模块进行处理。S12.最大迭代次数：自适应计算滤波参数的迭代次数的最大值。设置该参数能够使迭代过程达到该最大迭代次数后退出处理程序，避免处理程序持续循环运行，提高程序计算效率。S13.最小迭代误差：预测信号与参考信号残差的目标值。数据迭代误差是判断处理结果与最佳输出的拟合标准。用户根据数据质量设定最小迭代误差，当处理结果的迭代误差达到或者低于最小迭代误差，处理程序退出；若没有达到最小迭代误差，处理程序将持续进行。S2.选择并读取参与海浪磁噪声压制的海洋大地电磁场数据，将电场信号E作为输入信号，磁场信号H作为参考信号。S3.基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，根据下式计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，主要包括：/nS1、设置海浪磁干扰压制执行参数，所述参数包括滤波器阶数、最大迭代次数和最小迭代误差；/nS2、选择并读取参与海浪磁干扰压制的海洋大地电磁场数据，将电场信号E作为输入信号，磁场信号H作为参考信号；/nS3、基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，计算滤波参数初值C

【技术特征摘要】
1.一种海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，主要包括：
S1、设置海浪磁干扰压制执行参数，所述参数包括滤波器阶数、最大迭代次数和最小迭代误差；
S2、选择并读取参与海浪磁干扰压制的海洋大地电磁场数据，将电场信号E作为输入信号，磁场信号H作为参考信号；
S3、基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，计算滤波参数初值C0；
S4、基于输入信号E与参考信号H中有效信号的相关性，结合信号与噪声之间随时间变化的统计特性，利用前一时刻的滤波参数进行迭代计算，自适应计算现时刻的滤波参数C；
S5、基于滤波参数C与电场E、磁场H的关系，重构预测信号H′；
S6、基于最小均方差算法原理，计算预测信号H′与参考信号H的残差ε；
S7、判断是否满足最小迭代误差或达到最大迭代次数，若满足则转向S8，若不满足则转向S4；
S8、输出压制干扰的预测信号H′。


2.如权利要求1所述的海洋大地电磁探测的海浪磁干扰压制方法，其特征在于，基于滤波参数C与电磁场的阻抗关系，设定滤波参数初值C0为：



式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鸣，吴云具，李予国，葛佳琦，潘林冬，封常青，刘浩，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37