[發明專利]磁偶極子探測方法、系統及設備

有效

• 申請號: 201710370217.5
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN108959186B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 郭靜波;譚博;常廣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01V3/38
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 劉誠

1.一種磁偶極子探測方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取磁信號、探測器探測時的移動速度、探測器探測時的采樣率、第一隱變量和第一增量，其中，所述第一隱變量為磁偶極子與探測器探測時所走路徑的最短距離的初始預設值；所述第一增量為磁偶極子與探測器探測時所走路徑的最短距離的實際變化值；

將所述磁信號分解為第一目標信號和噪聲信號，根據所述移動速度、所述采樣率和所述第一隱變量，獲得所述第一目標信號為單位正交基和第一正交系數的點積；

獲取所述磁信號與所述第一目標信號之間的第一均方誤差；

根據所述第一均方誤差，基于EM算法的E步驟獲得第二隱變量；

根據所述第二隱變量，基于EM算法的M步驟獲得收斂均方誤差、最大概率的最優正交系數和最優隱變量。

2.如權利要求1所述的磁偶極子探測方法，其特征在于，所述根據所述第一均方誤差，基于EM算法的E步驟獲得第二隱變量的步驟，包括：

對所述第一隱變量和所述第一增量疊加以獲得所述第二隱變量；

根據所述第二隱變量和所述單位正交基獲得第二目標信號，進而獲得所述磁信號與所述第二目標信號之間的第二均方誤差；

當所述第二均方誤差小于所述第一均方誤差時，輸出所述第二隱變量。

3.如權利要求2所述的磁偶極子探測方法，其特征在于，所述根據所述第一均方誤差，基于EM算法的E步驟獲得第二隱變量的步驟，還包括：

當所述第二均方誤差大于等于所述第一均方誤差時，將所述第一增量的值減半，返回對所述第一隱變量和所述第一增量疊加以獲得所述第二隱變量的步驟。

4.如權利要求2所述的磁偶極子探測方法，其特征在于，所述根據所述第二隱變量，基于EM算法的M步驟獲得收斂均方誤差、最大概率的最優正交系數和最優隱變量的步驟，包括：

根據所述第二隱變量，通過最大似然函數獲得第二正交系數；

根據所述第二隱變量、所述第二正交系數和所述單位正交基獲得第三目標信號，進而獲得所述磁信號與所述第三目標信號之間的第三均方誤差；

當所述第三均方誤差小于收斂閾值時，獲得所述收斂均方誤差為所述第三均方誤差、所述最優正交系數為所述第二正交系數和最優隱變量為所述第二隱變量。

5.如權利要求4所述的磁偶極子探測方法，其特征在于，所述根據所述第二隱變量，基于EM算法的M步驟獲得收斂均方誤差、最大概率的最優正交系數和最優隱變量的步驟，還包括：

當所述第三均方誤差大于等于收斂閾值時，將所述第三均方誤差賦值給所述第一均方誤差，返回對所述第一隱變量和所述第一增量疊加以獲得所述第二隱變量的步驟。

6.如權利要求1所述的磁偶極子探測方法，其特征在于，所述方法還包括：

獲取所述收斂均方誤差的三倍與采樣窗口寬度的比值和有效信號能量，獲得能量無偏估計量為所述有效信號能量與所述比值的差值，所述有效信號能量為最優正交系數的平方和；

對所述能量無偏估計量與所述收斂均方誤差的比值求對數值，獲得所述磁信號的信噪比為所述對數值的十倍。

7.一種磁偶極子探測系統，其特征在于，包括：

參數獲取模塊，用于獲取磁信號、探測器探測時的移動速度、探測器探測時的采樣率、第一隱變量和第一增量，其中，所述第一隱變量為磁偶極子與探測器探測時所走路徑的最短距離的初始預設值；所述第一增量為磁偶極子與探測器探測時所走路徑的最短距離的實際變化值；

正交分解模塊，用于將所述磁信號分解為第一目標信號和噪聲信號，根據所述移動速度、所述采樣率和所述第一隱變量，獲得所述第一目標信號為單位正交基和第一正交系數的點積；

第一均方誤差獲取模塊，用于獲取所述磁信號與所述第一目標信號之間的第一均方誤差；

第二隱變量獲取模塊，用于根據所述第一均方誤差，基于EM算法的E步驟獲得第二隱變量；

最優值獲取模塊，用于根據所述第二隱變量，基于EM算法的M步驟獲得收斂均方誤差、最大概率的最優正交系數和最優隱變量。