[發明專利]一種基于正交基函數OBF的磁異常信號檢測方法

有效

• 申請號: 202110614208.2
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113359201B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 馬艷;李智超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01R33/00;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發明提供了一種基于正交基函數OBF的磁異常信號檢測方法，屬于磁異常檢測領域，包括：載入磁異常原始數據；利用歸一化模值斜率法估計出磁異常原始數據的磁異常信號時寬tsubgt;b/subgt;，利用歸一化模值斜率法估計磁異常基函數模值的檢測窗寬度wsubgt;b/subgt;；求檢測窗寬度wsubgt;b/subgt;與磁異常信號時寬tsubgt;b/subgt;的比值，得到尺度因子v/Rsubgt;0/subgt;；將檢測窗寬度為wsubgt;b/subgt;的三個基函數作為副本與磁異常原始數據進行匹配，檢測窗在磁異常數據上逐點滑動，每滑動一次即匹配出該時刻的一組基函數系數；將所得到的基函數系數平方求和即可得到檢驗統計量——能量累積函數；根據能量累積函數值是否超過門限判斷是否有磁異常信號，完成對磁異常信號的檢測。該方法可提高基于OBF磁異常檢測的檢測能力。

技術領域

本發明屬于磁目標探測領域，具體涉及一種基于正交基函數OBF的磁異常信號檢測方法。

背景技術

近年來，基于正交基分解(OBF)的磁異常檢測算法在航空磁探領域應用廣泛。OBF算法的核心思想是測量到的磁異常信號可分解成三個正交基函數線性組合的形式，通過求取磁異常信號分解到三個正交基函數的能量來實現磁性目標的檢測。

現有技術中，將艦船等效成一個或多個磁偶極子，建立磁探設備與被測目標位置關系的坐標系，假設目標沿某直線運動，將目標的三維坐標代入磁偶極子感應磁場強度空間分布的計算公式中，將其中的用w代替(即為尺度因子)，其中v是目標和測量平臺的相對運動速度，R₀為正橫距離，在磁異常探測時它們是未知的，因而將導致雖然基于OBF的檢測算法能夠進行信號檢測，但由于基函數的尺度因子與實際測量信號不符而導致檢測算法性能下降。最終將磁場強度公式化簡成三個正交基函數f_i(w)(i＝1,2,3)的線性組合形式，OBF檢測算法則是利用被測目標磁異常曲線與基函數相關，背景噪聲與基函數不相關的特性，實現對目標的磁異常信號的匹配檢測。

現有基于OBF磁異常檢測算法在應用中尺度因子取為定值，但從算法原理可以發現，尺度因子與磁異常信號的時間寬度緊密相關，而影響磁異常信號時間寬度的因素有目標運動速度、目標長度、正橫距離等，因此尺度因子在實際檢測中將會隨時變化。若對其取定值，將導致在進行磁異常檢測時不能保證正交基函數與測量的磁異常信號的匹配度，進而造成失配影響檢測性能。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于正交基函數OBF的磁異常信號檢測方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于正交基函數OBF的磁異常信號檢測方法，包括以下步驟：

載入磁異常原始數據；

利用歸一化模值斜率法估計出所述磁異常原始數據的磁異常信號時寬t_b，

利用歸一化模值斜率法估計磁異常基函數模值的檢測窗寬度w_b；

其中：

f₁,f₂,f₃是依據磁偶極子模型得到的三個正交基函數，w＝vt/R₀，v為目標運動速度，t為時間，R₀為目標與測量點的最小正橫距離；

求檢測窗寬度w_b與磁異常信號時寬t_b的比值，得到尺度因子v/R₀,即檢測窗的采樣間隔為：Δw＝(v/R₀)×Δt，其中Δt是磁異常原始數據的采樣間隔；

將檢測窗寬度為w_b的三個基函數作為副本與磁異常原始數據進行匹配，檢測窗在磁異常數據上逐點滑動，每滑動一次即匹配出該時刻的一組基函數系數；