[發明專利]一種電磁探測的擴頻編碼信號生成方法及其發生系統

有效

• 申請號: 201710881906.2
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107733547B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張來福;劉國強;李士強;李艷紅;楊虹;田贇;王志鵬
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院;中國科學院電工研究所
• 主分類號: H04J13/10
• 分類號: H04J13/10;H04J13/00;H04B1/69;G01V3/38;G01V3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種電磁探測的擴頻編碼信號生成方法及其發生系統，利用m序列優選對模2和構成的新序列與雙極性方波信號模2乘得到，具有良好的自相關、互相關以及平衡特性。所述擴頻編碼信號的生成系統包括時鐘分頻單元(1)、方波信號產生單元(2)、m1序列產生單元(3)，m2序列產生單元(4)，優選判斷單元(5)，信號模2和單元(6)，信號模2乘單元(7)，以及擴頻編碼信號產生單元(8)。本發明可以滿足擴頻編碼探測方法對發送信號的要求。

技術領域

本發明涉及一種電磁探測的擴頻編碼信號生成方法及其發生系統系統，特別涉及一種用于地球物理勘探領域的擴頻編碼信號生成方法及其發生系統。

背景技術

頻率域電磁法勘探根據電磁信號在地下的穿透深度與地下介質的導電性質，以及所用電磁波頻率的密切關系來反演地下介質的分布結構，它是地球物理勘探技術的重要組成部分，在近些年的地質勘探中發揮著重要的作用。為了得到更好的勘探結果，頻率域電磁法需要進行多個頻率的勘探。

頻率域勘探電磁法主要包括：變頻法、奇次諧波法、雙頻電流法、大地電磁法、aⁿ偽隨機序列法、擴頻編碼探測方法等。傳統的變頻法、奇次諧波法、雙頻電流法由于探測頻率少、效率低等原因很難得到理想的探測效果；大地電磁法受遠場探測限制；aⁿ偽隨機序列法含有頻率跳變，探測縱向分辨率低，存在地層測深的不連續，且易受隨機漂移和工頻信號的干擾。

中國201210214512.9提出的擴頻編碼探測方法通過發送一系列經過擴頻編碼的，具有偽隨機特性的信號，結合相關檢測技術實現對地下介質的探測。擴頻編碼探測方法發送的編碼信號具有頻率范圍寬、頻譜信息豐富、頻譜精細化程度高、主頻能量分布均勻的特點，可克服其他頻率域電磁法發送序列單一，能量分布不均，單次觀測探測效率低等問題，且正弦波形不容易丟失探測的有用信息。

擴頻編碼探測方法的探測激勵中含有多個頻率的信號，在探測時需要同時記錄發射信號以及接收信號的波形，在處理時采用發射信號和接收信號相關算法去除外界不相關的干擾信號。為了更好的進行地下介質的勘探，要求發射的擴頻編碼信號應具有尖銳的自相關特性、有處處為零的互相關特性、不同的碼元數，平衡特性相等、有夠長的碼周期、有盡可能大的復雜度等特征。

現有的擴頻編碼序列主要包括m序列，Gold序列等等。擴頻編碼m序列自相關特性較好，但互相關特性相比Gold序列較弱；Gold序列的互相關特性相比m序列較好，但自相關特性不好，在進行擴頻編碼探測時，對于大地系統的電阻率分布的重建結果不理想。且m序列與Gold序列本身的平衡特性不好，序列中含有一定的直流分量，在進行擴頻編碼探測時會受到雜散低頻電流的影響。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述缺點，提出一種電磁探測的擴頻編碼信號生成方法及其發生系統。本發明可以滿足擴頻編碼探測方法對發送信號的要求。

本發明擴頻編碼信號主要用于擴頻編碼探測，擴頻編碼探測是利用擴頻編碼信號具有的多個頻率信息來提高擴頻編碼探測的精度，利用擴頻編碼信號本身良好的自相關特性和互相關特性來去除外界的不相關干擾信號，達到快速測量、提高信號抗干擾能力和提升探測信號信噪比的作用。因而，在實際使用中要求發射的擴頻編碼信號具有尖銳的自相關特性、處處為零的互相關特性、頻率含量豐富、不同的碼元數，平衡特性相等、夠長的碼周期、盡可能大的復雜度等特點。

本發明擴頻編碼信號主要通過以下步驟生成：(1)選取等碼元、等階數的具有不同反饋值的兩個m序列構成m序列優選對；(2)將這兩個m序列優選對逐碼元進行模2和操作，構成一個新的序列s1；(3)選取兩個周期的新序列構成一個編碼信號s2；(4)選取一個與兩個周期新序列等長度、等碼元的雙極性方波信號，將編碼信號s2與雙極性的方波信號進行模2乘操作，得到最終的擴頻編碼信號s3。

本發明所述擴頻編碼信號具有如下特點：