本发明专利技术公开了一种级联随机共振的磁异常信号检测方法。在双稳态随机共振系统的基础上，对随机共振处理之后的信号进行标准正交基分解，通过对标准正交基分解后的能量使用蒙特卡罗方法进行样本估计，然后进行恒虚警检测，并且通过级联级联检测系统的方法来识别目标磁信号是否存在磁异常。磁信号是否存在磁异常。磁信号是否存在磁异常。
【技术实现步骤摘要】
一种基于级联检测系统的磁异常信号检测方法
[0001]本专利技术涉及信号处理，微弱信号检测，数据处理，铁磁目标分析等技术，属于微弱信号检测领域。
技术介绍
[0002]磁异常信号是一种非周期的微弱信号，磁信号的强弱往往用纳特(nT)表示，自然界中环境磁场强度根据纬度不同一般在3万到5万nT，而铁磁目标在磁场中运动引起的磁异常变化往往只有几十nT甚至更小。所以磁异常信号的信噪比非常低，检测难度非常大。但是磁异常信号检测应用的范围很广，在生活中的各个领域都有涉及。国防领域中，磁异常信号检测用于被动检测敌方海陆空载具。生活中，磁异常检测用于安防和矿物勘探。所以磁异常检测具有很高的实际应用价值和理论研究意义。
[0003]传统检测磁异常信号的方法有OBF方法和自适应相干去噪方法，两种方法都有各自的缺陷，OBF方法只适用于检测高斯白噪声背景下的磁异常信号，对复杂噪声下的磁异常信号处理效果不是很明显。自适应相干去噪方法对设备精密度和环境的要求比较高，低信噪比情况下设备精度不高很难检测出磁异常。而专利技术采用随机共振算法和OBF算法相结合，能够有效避免OBF算法的缺点。通过级联的方式能够提高磁异常信号识别的准确度。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于级联检测系统的磁异常信号检测方法，能够准确识别目标磁信号中有无磁异常信号。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]步骤1：利用传感器采集磁信号；
[0007]步骤2：对采集到的磁信号进行预处理；
[0008]步骤3：将预处理后的信号输入到双稳随机共振系统，得到输出信号；
[0009]步骤4：对步骤3的输出信号进行标准正交基分解，并求总能量E，然后对E进行归一化处理；
[0010]步骤5：设置恒虚警检测器，将步骤4得到的能量E通过恒虚警检测器，判断磁信号中是否含有磁异常信号；
[0011]步骤6：若判断待检测信号存在磁异常，则跳转到步骤7；否则，将步骤3的输出信号作新的输入信号，重复步骤3～步骤6；若步骤3～步骤6执行n次后仍没有检测到磁异常信号，则判断待检测信号中不存在磁异常，并且跳转到步骤7；
[0012]步骤7，结束检测。
附图说明
[0013]图1是本专利的流程图
具体实施方式
[0014]下面结合附图及具体实施方式，以参数优化的随机共振算法为例，详细描述本专利技术的技术方案。
[0015]如图所示，具体步骤：
[0016]步骤1：利用传感器采集磁信号；
[0017]步骤2：对采集到的磁信号进行预处理；
[0018]步骤3：将预处理后的信号输入到双稳随机共振系统，得到输出信号；
[0019]步骤4：对步骤3的输出信号进行标准正交基分解，并求总能量E，然后对E进行归一化处理；
[0020]步骤5：设置恒虚警检测器，将步骤4得到的能量E通过恒虚警检测器，判断磁信号中是否含有磁异常信号；
[0021]步骤6：若判断待检测信号存在磁异常，则跳转到步骤7；否则，将步骤3的输出信号作新的输入信号，重复步骤3～步骤6；若步骤3～步骤6执行n次后仍没有检测到磁异常信号，则判断待检测信号中不存在磁异常，并且跳转到步骤7；
[0022]步骤7，结束检测。
[0023]如图1所示，磁异常检测系统分为两个部分，第一部分为随机共振系统模型，随机共振系统模型由郎之万方程构建，郎之万方程为：
[0024]x
′
(t)＝
‑
V
′
(x)+s(t)+ξ(t)
[0025]x(t)为SR系统响应，s(t)为磁异常信号，ξ(t)为地磁噪声信号。V(x)是二阶稳态势阱函数方程：
[0026]V(x)＝
‑
a/2x+b/4x4[0027]通过上述两个方程，可以将随机共振与磁异常信号关联，通过对郎之万方程求解，则能得到随机共振系统的输出，郎之万方程可以通过四阶龙格库塔法来计算，四阶龙格库塔法公式如下：
[0028][0029]带入合适的二阶稳态势阱函数参数a,b，系统步长h，能够得到输出信号x(t)。再将输出信号做OBF算法处理，得到磁异常检测系统的第一级输出。
[0030]如图1所示，判断是否存在磁异常信号的标准为是否超过恒虚警检测器的阈值。恒虚警检测器是基于恒虚警检测技术设计的一个系统模型，利用滑动窗口定义均值比(MR)和可变性指示(VI)，公式如下：
[0031][0032][0033]上式中x
i
为参考单元采样值，为样本均值，n为单侧的参考滑动窗长度，和X
B
分别为前后参考窗的采样均值。通过检测单元之后，每一时刻都会有自适应对应阈值，如果超过阈值则说明检测到磁异常信号，未超过则没有检测到磁异常信号。
[0034]如图1所示，本文对于级联检测磁异常信号以三级系统级联为例，如果经过第三级系统还未检测到磁异常信号，则认为目标磁信号中不存在磁异常信号，如果前面三级系统中检测到了磁异常，则说明目标信号存在磁异常。
[0035]显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围之内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种级联随机共振的磁异常信号检测方法，其特征在于，方法的步骤如下：步骤1：利用传感器采集磁信号；步骤2：对采集到的磁信号进行预处理；步骤3：将预处理后的信号输入到双稳随机共振系统，得到输出信号；步骤4：对步骤3的输出信号进行标准正交基分解，并求总能量E，然后对E进行归一化处理；步骤5：设置恒虚警检测器，将步骤4得到的能量E通过恒虚警检测器，判断磁信号中是否含有磁异常信号；步骤6：若判断待检测信号存在磁异常，则跳转到步骤7；否则，将步骤3的输出信号作新的输入信号，重复步骤3～步骤6；若步骤3～步骤6执行n次后仍没有检测到磁异常信号，则判断待检测信号中不存在磁异常，并且跳转到步骤7；步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成栋，彭根斋，杨冬辰，闫欢，陈勇，王豪，周家齐，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：
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