基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法及系统，便携式近地表频率域电磁法观测仪器的发射线圈向浅地层发射探测信号；接收线圈接收二次场信号，并对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到接收信号频域互相关结果；参考线圈接收一次场信号，并对一次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到参考信号频域互相关结果；基于接收信号频域互相关结果和参考信号频域互相关结果，得到便携式近地表频率域电磁法观测仪器进行存储与显示所需的基本数据源。通过对发射信号和接收信号进行频域互相关运算，提高两个信号之间相关部分的功率，消除两个信号之间的不相关部分，增强其抗干扰能力，有效提升异常目标探测能力。常目标探测能力。常目标探测能力。

【技术实现步骤摘要】
基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法及系统


[0001]本专利技术涉及外部噪声抑制
，特别是涉及基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]便携式近地表频率域电磁法(FDEM)观测系统相较其它近地表观测系统具有更快速、更便捷等优势，因此被广泛应用于地下矿藏、地下管线、地下水及地下未爆炸地雷等近地表异常目标探测。然而大部分探测区域均存在较强的外界电磁干扰，不仅对便携式近地表FDEM观测系统的信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)影响非常大，而且常常导致其无法获得有效探测数据。
[0004]便携式近地表频率域电磁法(FDEM)观测系统通过其自带的小型发射线圈，向地下发射特定频率的单频或者多频率合成电磁波，利用参考线圈与接收线圈的等效面积以及和发射线圈的距离关系，根据其感应电动势的方向性来消除接收线圈的一次场信号，获得二次场信号，消除参考线圈的二次场信号，获得一次场信号，进而获取目标地层的电磁波响应信息。
[0005]从信号来源上来看，FDEM观测系统可分为天然电磁场源、可控人工源以及电磁干扰源。如果所处环境中存在较强的电磁干扰信号，将极大的影响到观测系统的信噪比和无杂散动态范围等性能指标，严重限制了观测系统对近地表异常目标探测的应用。
[0006]而互相关正是一种可以有效的检测弱信号、减弱噪声干扰影响的方法，通过对两个通道内信号进行互相关，即共轭相乘，来达到提高系统信噪比的目标，而且互相关也具有计算方法简单、占用硬件资源较少等诸多优点，因此被广泛地应用于弱信号检测、提高系统信噪比等诸多场合，并取得了较好的效果。
[0007]中国专利技术专利，专利名称：利用小波互相关进行虚拟源去噪，专利公开号CN 110178056B；从计算机数据存储器接收地震炮集数据以进行处理。将接收的地震炮集数据分离为下行和上行波场，形成包括多个时间
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频率(t
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f)片的时间
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频率
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波数(t
‑
f
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k)三维(3D)数据立方体。将下行波场从时间(t)域小波变换到t
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f域，并且将上行波场从t域小波变换到t
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f域。在t
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f域中的下行波场和t
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f
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k域中的上行波场之间执行小波互相关，以生成小波互相关数据。对所述时间
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频率
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波数(t
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f
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k)三维(3D)数据立方体的每个t
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f片执行软阈值滤波。执行逆小波变换，以将小波互相关数据从t
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f
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k域变换回时间
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接收器(t
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x)域。对接收的地震炮集数据的所有地震炮进行循环，并且将小波互相关数据叠加为虚拟源集。
[0008]中国专利技术专利，专利名称：天基外辐射源雷达的地杂波干扰实时抑制方法，专利公开号：CN 105182300A；本专利技术涉及一种天基外辐射源雷达的地杂波干扰实时抑制方法,其中根据对系统射频信号的收发时序要求,完成天基外辐射源雷达系统的关键参数设计分析天基雷达平台与外辐射源的空间位置和运动关系,建立天基外辐射源雷达地杂波数学模型利用直达波信号构造参考信号,与双通道回波天线接收到的目标信号进行互相关处理一通
道第一帧信号的相关结果与二通道第一帧信号的相关结果采用双脉冲对消器消除地杂波干扰重复互相关处理及双脉冲对消步骤将杂波抑制处理后的帧信号沿速度维作傅里叶变换实现相参积累,采用恒虚警准则实现目标检测。本专利技术能较好地抑制地杂波干扰,同时降低算法复杂度,便于实现天基平台的实时数据处理。
[0009]近年来，常见的抑噪技术主要有采用统计规律的滤噪方法、基于经验模态分解法与小波变换的长周期大地电磁信号时域去噪、基于FastICA(快速独立向量分析)和小波阈值的联合算法对瞬变电磁信号的降噪方法，这些降噪方法虽然在一定程度上达到抑制噪声的目的，但是却存在着算法复杂度高、占用硬件资源多、实时性不高以及在强干扰的环境下无法达到理想的抑噪要求等不足之处。

技术实现思路

[0010]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法及系统；旨在通过对观测系统的发射信号和接收信号进行频域互相关运算，提高两个信号之间相关部分的功率，消除两个信号之间的不相关部分，例如外界引入的电磁干扰，使观测系统噪声抑制能力进一步提升，增强其抗干扰能力，有效提升异常目标探测能力，提高观测系统SNR和SFDR等性能指标。
[0011]第一方面，本专利技术提供了基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法；
[0012]基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，包括：
[0013]便携式近地表频率域电磁法观测仪器的发射线圈向浅地层发射探测信号；
[0014]便携式近地表频率域电磁法观测仪器的接收线圈接收二次场信号，并对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到接收信号频域互相关结果；
[0015]便携式近地表频率域电磁法观测仪器的参考线圈接收一次场信号，并对一次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到参考信号频域互相关结果；
[0016]基于接收信号频域互相关结果和参考信号频域互相关结果，得到便携式近地表频率域电磁法观测仪器进行存储与显示所需的基本数据源。
[0017]第二方面，本专利技术提供了基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制系统；
[0018]基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制系统，包括：脉冲信号发生源和处理器，所述脉冲信号发生源通过滤波器、功率放大器与发射线圈连接；
[0019]所述处理器通过第一模数转换电路与接收线圈连接；
[0020]所述处理器通过第二模数转换电路与参考线圈连接；
[0021]所述处理器，被配置为：
[0022]控制脉冲信号发生源，向发射线圈向浅地层发射探测信号；
[0023]接收接收线圈采集的二次场信号，对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作，得到接收信号频域互相关结果；
[0024]接收参考线圈采集的一次场信号，对一次场信号与发射信号进行频域互相关操作，得到参考信号频域互相关结果；
[0025]基于接收信号频域互相关结果和参考信号频域互相关结果，得到便携式近地表频率域电磁法观测仪器进行存储与显示所需的基本数据源。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]采用伪随机序列生成脉冲信号及对收发信号进行频域互相关，进一步提升了系统外部噪声抑制能力、整体抗干扰能力及异常目标探测能力，提高了系统的SNR、SFDR和动态范围等性能指标以及在强干扰环境下探测弱信号的准确性。计算方法简单、占用硬件资源较少。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，其特征是，包括：便携式近地表频率域电磁法观测仪器的发射线圈向浅地层发射探测信号；便携式近地表频率域电磁法观测仪器的接收线圈接收二次场信号，并对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到接收信号频域互相关结果；便携式近地表频率域电磁法观测仪器的参考线圈接收一次场信号，并对一次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到参考信号频域互相关结果；基于接收信号频域互相关结果和参考信号频域互相关结果，得到便携式近地表频率域电磁法观测仪器进行存储与显示所需的基本数据源。2.如权利要求1所述的基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，其特征是，所述便携式近地表频率域电磁法观测仪器的发射线圈向浅地层发射探测信号；具体包括：所述便携式近地表频率域电磁法观测仪器的脉冲信号发射源发射出脉冲信号，脉冲信号经过滤波和功率放大处理后，向浅地层发射探测信号。3.如权利要求1所述的基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，其特征是，所述便携式近地表频率域电磁法观测仪器的接收线圈接收二次场信号步骤之后，所述对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作步骤之前，还包括：将二次场信号由模拟信号转换为数字信号，并对二次场信号进行数字化处理。4.如权利要求3所述的基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，其特征是，对二次场信号进行数字化处理，具体包括：对二次场信号进行截位处理和傅里叶变换处理。5.如权利要求1所述的基于收发信号频域互相关的外部噪声抑制方法，其特征是，对二次场信号与发射信号进行频域互相关操作，进而得到接收信号频域互相关结果；其中，接收信号频域互相关结果等于发射信号的共轭表示与二次场信号复数...

【专利技术属性】
技术研发人员：严发宝，申玉鹏，刘晓伟，白宇，刘乾，邹涛，陈耀，苏艳蕊，武昭，路光，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：