[發明專利]一種基于參數優化隨機共振的磁異常信號檢測方法有效
| 申請號： | 202011532926.7 | 申請日： | 2020-12-22 |
| 公開（公告）號： | CN112904434B | 公開（公告）日： | 2022-04-15 |
| 發明（設計）人： | 王成棟;彭根齋;楊冬辰;閆歡;陳勇 | 申請（專利權）人： | 電子科技大學;中國電子科技集團公司第九研究所 |
| 主分類號： | G01V3/38 | 分類號： | G01V3/38 |
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| 地址： | 611731 四川省成*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 參數 優化 隨機 共振 異常 信號 檢測 方法 | ||
本發明公開了一種基于參數優化隨機共振的磁異常信號檢測方法。本發明根據磁異常信號磁偶極子的特征和隨機共振系統的特點進行建模，構建影響因子指標，并通過此指標和輸出標準差來量化隨機共振系統的輸出響應，采用智能優化算法尋找最優參數，實現參數的自適應匹配，最后將采集的磁信號作為輸入，得到隨機共振系統的輸出信號，再根據輸出信號判斷是否存在鐵磁目標導致的異常信號。
技術領域
本發明涉及信號處理，微弱信號檢測，機器學習等技術，屬于微弱信號檢測領域。
背景技術
磁異常信號屬于微弱信號中的一種，自然界中磁場的磁場強度一般為4萬 nT左右，而磁異常信號的磁場強度往往只有幾十nT甚至是幾nT。所以磁異常信號的信噪比非常的低，檢測難度也很大。磁異常信號檢測廣泛應用于各個領域。在國防領域中，磁異常信號檢測用于港口的船只、潛艇，空中隱形單位的識別，這種識別方式的優勢在于識別形式是被動的，根據目標的鐵磁特性識別，不易于被發現；在生活中，磁異常信號檢測用于往來車輛的識別等等。所以磁異常信號檢測具有很高的實際應用價值和理論研究意義。
目前檢測磁異常信號的常用方法有OBF方法和最小熵方法。OBF方法的缺陷是只適用于檢測高斯白噪聲背景下的磁異常信號，而自然磁場更趨近于有色噪聲。最小熵方法的缺點是低信噪比信號識別準確率不高。而隨機共振方法就沒有上面兩種方法的缺點。所以隨機共振在磁異常信號檢測方面具有一定的研究價值。
發明內容
本發明的目的在于提供一種參數優化的隨機共振磁異常信號檢測方法，能夠準檢測到目標信號中有無磁異常信號。
為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種參數優化的隨機共振磁異常信號檢測方法，步驟如下：
步驟一：采集磁信號；
步驟二：對采集到的磁信號進行歸一化處理；
步驟三：根據磁偶極子理論的模型，構建描述隨機共振的非線性Langevin 方程和描述粒子運動的勢阱函數方程；
步驟四：計算影響因子γCK的最大值，利用智能優化算法來確定隨機共振系統的參數；
步驟五，根據步驟四得到的參數，以采集到的磁信號作為輸入，用四階龍格庫塔法計算隨機共振系統的輸出信號y；
步驟六：對信號y加滑動窗，并以窗內數據的均方根值作為窗口中間點的穩定輸出值yopt，計算所有采樣點對應的yopt；
步驟七：基于yopt，采用步驟四得到的參數，使用蒙特卡羅方法產生大量仿真樣本，根據Neyman-Pearson準則確定一個最優閾值；
步驟八：將待檢測磁信號作為輸入，經過步驟五和步驟六的處理后，得到對應的yopt，若有部分yopt超過閾值，則判斷在對應時刻存在磁異常；否則，認為磁信號中不存在鐵磁目標導致的磁異常。
附圖說明
圖1是本發明方法對影響因子γCK參數優化方法的流程圖。
圖2是參數優化隨機共振算法的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施方式，以參數優化的隨機共振算法為例，詳細描述本發明的技術方案。
如圖1、2所示，具體步驟：
步驟一：采集磁信號；
步驟二：對采集到的磁信號進行歸一化處理；
步驟三：根據磁偶極子理論的模型，構建描述隨機共振的非線性Langevin 方程和描述粒子運動的勢阱函數方程；
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