【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要应用于水下探测领域，具体涉及到一种基于海洋环境动力的目标电场探测噪声抑制方法和装置、终端及介质。
技术介绍
1、当前，随着深海探测的需要，我国低频电磁信号探测技术作为一个新兴的方向，在水下电磁探测中得到快速发展，未来的低频电磁探测在深海探测、深海开发方面将具有非常广泛的应用前景。而海洋环境电场噪声作为海洋环境场之一始终存在，对海上及水下目标信号的检测造成干扰。海洋环境电场产生的实质主要在于其海流可看作带电粒子的定向漂移，海水在地磁场中运动时切割磁力线从而产生感应电动势和感应电流。这种电场是目标信号中主要噪声来源，影响了目标信号的数据处理以及识别精度。因此，为了减少海洋环境电磁场对目标信号的影响，提高目标探测的精确度及效率，对海洋环境电磁场噪声抑制的研究尤为重要。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制方法和装置，解决了目标信号背景噪声的影响问题。根据海洋环境，设计一种海洋浮漂阵列监测装置，包括，海洋浮漂，adcp水下流速采集仪，ag/agcl电极以及电场采集装置。其中为确保其水密性，海洋浮漂内部主要搭载采集和监测设备，使得电子检测设备在海洋中正常运行。将adcp水下流速采集仪和ag/agcl电极安装在海洋浮漂外部，在海洋中布置监测阵列实时检测海流运动情况及目标信号。在保证ag/agcl电极和电路采集板采集到实际信号的情况下，根据adcp水下流速采集仪和fvcom海洋数值模型计算出海水流动产生的环境噪声。最后根
2、s100、为实现上述目的按照本专利技术的一个方面，提出一种考虑海洋环境中海水动量建立海洋环境水动力模型，其中包括：
3、利用所述的adcp装置监测洋流流速情况，将收集的洋流数据利用fvcom海洋数值模型，综合考虑海水动量因素建立海域研究区域精细水动力模型。
4、s200、所述的海洋背景噪声具体是以海平面为坐标系，建立空间直角坐标系；分析在不同分量海水运动情况以及地磁场分量情况，构建海洋环境电场模型，确定海洋环境噪声，包括：
5、根据麦克思维定理，构建感应电场与地磁场之间的关系：
6、
7、式中，为传导电流密度，为海水流动产生的磁感应强度，μ为磁导率，为海水作为导体因运动切割磁力线在导体内部产生的场强。将海水可看作为巨大导体，海流可看作带电粒子的定向漂移，移动速度可以看作为海流的运动速度而海水在地磁场中运动时，切割磁感线会产生感应电动势和感应电流，即：
8、
9、s300、综合海水流动情况，在海水流动的表面建立直角坐标系，分析海域内海水流动特征情况，计算海流因在地磁中运动而产生感应电场的电场强度，包括：
10、在海水流动的表面建立直角坐标系，坐标原点位于海面，x轴的方向为海流的流动方向，y轴位于海面，z轴指向海底，x，y，z符合右手螺旋。理想洋流流速分布为：
11、
12、式中，v0为海平面的海流流速，z1代表海平面，z2代表沿z轴的海洋深度。
13、根据上述分析的海流运动速度，计算由地磁场分量fy所引起的感应电场。由于海水在z轴方向上没有形成闭合回路，洛仑兹力作用的结果是使带电负离子在海面堆积，并形成一个向上的反向电场，给正离子施加一个反方向的力，与正离子的洛仑兹力方向相反并达到平衡。沿z轴方向电流密度为零，即jz＝0，电场强度大小为：
14、ez＝-vxfy
15、由地磁场分量fz所引起的感应电场，海水中正离子受到的洛伦兹力沿y轴负方向，其大小为fy＝-qvxfz，电场强度大小为：
16、
17、s400、具体的目标信号是由浮漂外部ag/agcl电极采集，利用数据存储系统将目标信号实时存储，便于后续对目标信号实施动态阈值去噪。
18、s500、所述的动态阈值去噪方法，利用海洋中布置监测阵列实时监测数据，根据上述s200所述的海流运动产生的海洋环境电场模型，计算出每个监测点的海洋环境电场噪声和目标信号；并根据海洋环境电场数据分布确定信号噪声最优阈值，利用小波阈值去噪，最大程度的去除噪声且保护有效信号。信号动态阈值去噪包括如下步骤：
19、步骤一、具体地，ag/agcl电极和电场采集装置实际测量的目标信号为x(t)，则实际信号内包含了目标真实信号s(t)和海洋电场噪声n(t)，即：
20、x(t)＝s(t)+n(t)
21、步骤二、将获取的电场信号x(t)根据小波去噪方式，采用离散小波变换，即：
22、
23、其中，x(t)为实际测量的目标信号，小波变换是将实际测量信号用基本小波的函数作信号位移τ，之后在不同尺度下与实际测量信号x(t)内积，其中a＞0为尺度因子，ψ*为小波基函数，τ为信号位移，尺度因子a的作用是对小波基函数ψ*做伸缩，r表示实数域，t表示一维信号的时序。
24、步骤三、根据mallat算法和小波多尺度分解思路，确定实际测量信号分解层数确定小波变换中的小波系数wi。
25、步骤四、获取海洋环境监测阵列中的每个浮漂中的水流流速情况后，根据s200所述的海流运动产生的海洋环境电场模型计算感应电场噪声，利用噪声的概率分布确定此处噪声信号阈值t，进而更加精确的去除目标信号中的背景噪声。
26、步骤五、根据监测阵列中每个浮漂中设备采集数据，重复步骤一到步骤四，可实时更新每个监测点的噪声信号，并且得到每个点的阈值，实现小波动态阈值去噪方法。
27、根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制装置，其特征在于，包括：
28、海上浮漂，adcp海洋洋流监测系统，ag/agcl电场采集系统，数据存储系统和水下目标电场探测噪声抑制系统；其中，adcp海洋洋流监测系统和ag/agcl电场采集系统安装于海上浮漂外部，主要监测海洋洋流情况和采集目标信号；数据存储系统集成在海上浮漂内部，保证设备的水密性，使其正常工作；
29、其中，水下目标电场探测噪声抑制系统进一步包括以下模块：
30、海洋环境水动力模块：利用adcp海洋洋流监测系统监测洋流流速情况，根据fvcom海洋数值模型，结合收集的洋流数据，综合考虑海水动量因素建立海域研究区域精细的海洋环境水动力模型；
31、海洋环境噪声模块：以海平面为坐标系，建立空间直角坐标系，分析在不同分量的海水运动情况以及地磁场分量情况，构建海洋环境电场模型，确定海洋环境噪声；
32、电场强度计算模块：综合海水流动情况，在海水流动的表面建立直角坐标系，分析海域内海水流动特征情况，计算海流因在地磁中运动而产生感应电场的电场强度；
33、采集与实时存储模块：采集并实时存储目标信号，便于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S100中，所述海洋环境水动力模型采用FVCOM实现，在笛卡尔坐标系下的控制方程为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S200的具体实现过程如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S300的具体实现过程如下：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤S400中，目标信号是由海洋浮漂外部Ag/AgCl电场采集系统所采集，利用数据存储系统将目标信号实时存储。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤S500的具体实现过程如下：
7.一种基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制装置，其特征在于，包括：
8.一种终端设备，其包括：处理器；以及存储器，所述存储器连接至所述处理器，其上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于海洋环境动力模拟的水下
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于海洋环境动力模拟的水下目标电场探测噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s100中，所述海洋环境水动力模型采用fvcom实现，在笛卡尔坐标系下的控制方程为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤s200的具体实现过程如下：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤s300的具体实现过程如下：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤s400中，目标信号是由海洋浮漂外部ag/agcl电场采集系统所采集，利用数据存储系统将目标信号实时存储。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱岿，孙兆龙，姜润翔，马晓光，谭浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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