直升机时间域电磁数据预处理技术研究

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找矿利器_物探尖兵——我国自主研制的首套吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统

找矿利器_物探尖兵——我国自主研制的首套吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统

找矿利器 物探尖兵——我国自主研制的首套吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统文图/陈 斌 王言章 曹学峰第一作者简介 陈斌,教授级高级工程师,应用地球物理学学士、工商管理硕士、固体地球物理学博士。

先后参加和主持完成20多项航空物探调查和研究、国家“863计划”课题以及技术和经费预算标准研制项目,获得省部级科技进步奖特等奖1项、二等奖2项。

时间域直升机航空电磁勘查是当前国际上发展十分迅速的一种资源勘查方法,与传统的地面物探方法相比,它具有快速、高效、环境适应性强、纵向分辨率高、探测深度大等优点,可进行大面积、高精度的测量工作,尤其适合于我国多山多丘陵的地形,可极大地降低工作难度,提升探测的效率,达到较好的效果。

1011我国幅员辽阔、地大物博,地质矿产资源丰富,但大部分矿产资源都深埋在地下,勘查开采成本高、难度大。

进入21世纪后,经济的快速发展,使得我们对资源需求量成倍增加,快速、高效地勘查开发多金属和战略性新兴矿产、地下水等资源,已成为摆在我们面前的一项重要任务。

为满足资源快速勘查,特别是大深度探测的需求,由中国国土资源航空物探遥感中心牵头,联合吉林大学和成都理工大学等高校,成功研制成了我国首套吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统。

该系统在大磁矩电磁发射、高精度信息接收、大尺寸稳态吊舱研制及电磁数据快速处理与解释技术方面取得了一系列技术进步和先进的成果,填补了我国在此领域的空白,为我国地学研究、资源勘查提供了有力支撑。

系统如何诞生资源深藏于厚厚的地层下,“看不见、摸不着”,要想做到有的放矢地开发利用,首先要完成精确的资源勘查,特别是向地球深部发展,加大探测深度,拓展找矿空间,对赋存于深厚地层下的资源做“透视扫描”,从而确定地下资源的分布情况。

传统的电磁勘查方法基于地球物理原理,一是在地面开展各种物探勘查,例如传统的地面时间域电磁探测方法需要在地面布设人工场源,仪器设备需要进行大面积安装布放,虽然可以获取相当精准的地质信息,但是存在设备笨重、装置大、野外劳动强度大以及效率低下的缺陷,而且有些地区难以进入,无法开展地面勘查工作。

直升机大功率时间域(TEM)航空电磁系统简介及在勘查多金属矿床上的应用

直升机大功率时间域(TEM)航空电磁系统简介及在勘查多金属矿床上的应用

第43卷第1期物探化探计算技术Vol.43No.1 2021年1月COMPUTING TECHNIQUES FOR GEOPHYSIC A L AND GEOCHEMIC A L EXPLORATION Jan.2021文章编号:1001-1749(2021)01-009106直升机大功率时间域(TEM)航空电磁系统简介及在勘查多金属矿床上的应用卢俊丰,纪福山(中国冶金地质总局地球物理勘查院,保定071051)摘要:国内在大功率时间域航空电磁法的应用上,还不像航空磁测、航空放射性测量那样普及,起步也较晩,由于历史原因目前技术尚不成熟,大家对其设备、飞行方法、数据采集等方面了解的还不是很多。

这里介绍了TS—150型时间域航空电磁系统的设备组成、发射机原理、系统工作的原理、系统中的补偿原理、采集数据的取样方式、数据的记录单位、系统的测量噪声及测线飞行测量结果的nT/s平面色阶图、测线剖面nT/s异常图的初步解释推断等内容,并进行了实验验证。

关键词:航空电磁系统;吊挂系统;电磁补偿;取样率;测量噪声;数据记录单位中图分类号:P631.3文献标志码:A DOI:10.3969力.issn.1001-1749.2021.01.120引言2013年10月,中国冶金地质总局地球物理勘查院(勘查院)引进了加拿大BECI—胜利勘查公司生产的TS—150型大功率时间域航空电磁系统。

在内蒙古阿鲁科尔沁旗野外现场顺利通过了各项技术指标的验收,并及时投入了内蒙古敖包吐试验区和1017高地试验区多金属矿1:10 000大比例尺的航空电磁法测量工作。

由此,勘查院的航空物探测量能力有了极大的提升,有能力开展大比例尺勘查多金属硫化物矿床的飞行测量工作,拓宽了航空物探工作的领域,更经济、更精准、更快速的为矿山勘查服务。

利用该套设备,勘查院于2016年和2018年又分别完成了新疆白石头泉一带航空TEM测量和安徽怀远一蒙城一带航空TEM测量任务,取得了令人满意的测量效果。

固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展

固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展

固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展胡平;李文杰;李军峰;孟庆敏;王绪本;陈晓东;刘莹莹【摘要】基于国产Y12IV型轻型固定翼飞机平台,开展了专用飞机改装、大磁矩发射、三分量接收、海量数据实时收录等关键技术攻关,研制了具有完全自主知识产权的固定翼时间域航空电磁勘查系统样机;成功开展了半航空试验试飞,系统样机功能、性能等达到了世界先进水平.固定翼时间域航空电磁勘查系统研发取得关键进展.%This paper expounds the advances in the development of a novel prototype fixed-wing airborne time-domain electromagnetic system, including the research progress of the aircraft modification, high power transmitting, multi-component receiving, and real-time data logging. A semi-airborne field test on the ground transmitting and onboard receiving was carried out, and the result achieved the anticipated goal. Some of the key features of the FTEM system prototype have reached world advanced levels.【期刊名称】《地球学报》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】时间域航空电磁法;发射磁矩;多分量接收;飞机改装;半航空试验【作者】胡平;李文杰;李军峰;孟庆敏;王绪本;陈晓东;刘莹莹【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;成都理工大学,四川成都610059;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P631.325;P631.326固定翼时间域航空电磁法(Fixed-wing Airborne Time-domain Electromagnetic Methods,缩写为FTEM)具有探测深度大、测量精度高的技术特点,是我国急需的快速高效的大深度矿产勘查装备技术。

无人直升机载minisar数据处理及其影像定位

无人直升机载minisar数据处理及其影像定位

无人直升机载minisar数据处理及其影像定位汇报人:2023-12-29•无人直升机载minisar系统概述•minisar数据处理技术目录•minisar影像定位技术•无人直升机载minisar系统集成与测试•无人直升机载minisar数据处理及其影像定位的应用案例01无人直升机载minisar系统概述Minisar系统是一种小型化、轻量化的光电侦察设备,专为无人直升机平台设计。

定义具有高分辨率、高灵敏度、实时传输等特点,适用于多种侦察任务,如地形测绘、目标跟踪、情报收集等。

特点minisar系统的定义与特点minisar系统的应用领域军事侦察用于战场情报收集、目标定位和监视等。

民用领域可用于地质勘查、环境监测、农业估产、应急救援等领域。

起源Minisar系统起源于20世纪末的美国,最初用于军事侦察和情报收集。

发展随着科技的不断进步,Minisar系统的性能不断提升,逐渐向小型化、轻量化方向发展。

未来展望未来,Minisar系统将进一步集成化、智能化,提高侦察效率和精度,拓展更多的应用领域。

minisar系统的历史与发展03020102minisar数据处理技术将原始的minisar数据转换为统一的格式,便于后续处理。

数据格式转换消除数据中的噪声,提高数据的清晰度和准确性。

数据去噪通过图像增强技术,提高minisar影像的对比度和分辨率。

数据增强数据预处理数据分类与识别特征提取从minisar影像中提取出有用的特征,如边缘、纹理、形状等。

分类器设计根据提取的特征,设计分类器对影像进行分类和识别。

目标检测利用分类器检测minisar影像中的目标,并进行定位。

多源数据融合将多个minisar影像进行融合,提高数据的完整性和准确性。

数据压缩对处理后的数据进行压缩,便于存储和传输。

数据优化通过优化算法对数据进行优化,提高数据的处理速度和效果。

数据融合与优化1 2 3设计合理的存储方案,确保数据的安全性和可靠性。

基于AeroTEM直升机时间域航空电磁响应曲线分析

基于AeroTEM直升机时间域航空电磁响应曲线分析
导 意 义。
原理( 见 下 页图 1 ) 与地 面 电磁法 相 同 , 都 是基 于物 理 学 中的 电磁 感 应 定 律 , 工 作 过程 分 为 发 射 、 电磁 感应 和接收 三部 份 , 只是航 空 电磁法 的发 射装置 与
地 面 电磁 法 略有 不 同 。地 面 电磁 法 的数 据 处 理 和 解 释方法 同样 也 适 用 于 航 空 电磁 法 。航 空 电磁 系
第3 5 卷 第1 期
物探 化 探 计 算 技 术
2 0 1 3 年1 月
文 章编 号 :1 ( ) ( ] 1 一l 7 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 1 一( ) ( ) 3 4 —0 6
基 于 Ae r o TE M 直 升 机 时 间域 航 空 电磁 响 应 曲线 分 析
软件 进行 了许多板 状体角 , 埋深等参数的经 验公 式 ; 同年 , S h a n e W.He f f o r d E ] 基 于 毕 奥萨 伐
基 金 项 目 :国 家 8 6 3高技 术 研 究发 展 计 划 项 目( 2 0 0 6 A A0 6 A2 0 5 5 )
定 理 和磁偶 极子 近似公 式 , 经定 量分 析得 出 了航 电
0 前 言
航 空 电 磁 法 ( Ai r b o r n e e l e c t r o ma g n e t i c ,
系统发射线圈和接收线 圈结构 ( 线圈角度 , 收发距 等 参数 ) 的改变 , 对于探 测地 下低 阻异 常体 的影 响 。
王宇航 ,李永兴
( 1 . 成都理工大学 地球物理学院, 四川 成都 6 1 0 0 5 9 ; 2 . 中国 国土资 源航 空物探 遥感 中心 , 北京 1 0 0 0 8 3 )

GMECS时频电磁资料处理效果

GMECS时频电磁资料处理效果

摘要:近十多年来,随着装备研发能力和数据处理能力的提升,时频电磁勘探方法已经发展成为一种激发脉冲多样、采集多分量、研究多参数、实现多勘探目标要求的高精度大功率电磁勘探方法。

为了满足野外施工中高效处理、多参数质控和实时反馈的客观需求,进一步提高数据采集过程控制水平,东方地球物理公司自主研发了GMECS 系统时频电磁预处理方法。

本文对该预处理模块及其应用效果进行了介绍。

关键词:时频电磁;GMECS;预处理GMECS 时频电磁资料处理效果杨俊,王永涛,陶德强,王重阳(中国石油集团东方地球物理公司)基金项目:本项研究受国家重点研发计划项目“多学科地球物理联合解释与多元信息智能预测技术研发”(2018YFC0603605)的资助。

作者简介:杨俊(1986-),男,本科,工程师,毕业后一直在东方地球物理公司综合物化探处从事非地震资料处理解释工作。

·特邀论文·0引言为提高重磁电技术在石油天然气勘探中的应用效果,20世纪90年代初东方地球物理公司(原中石油物探局)引进了大功率建场法,即电性源瞬变电磁测深法(LOTEM )。

虽然当时建场法在油气勘探领域的盆地、区域构造、潜山等勘探中发挥了积极的作用,但是该方法很难直接从衰减曲线看出所反映的地下介质分布[1],更不能提取极化率信息。

2004年,东方地球物理公司在大功率建场法基础上,结合时间域瞬变电磁法和频率域音频大地电磁法,提出了时频电磁勘探技术(TFEM )。

该技术的突出特点是采集多分量的地面和井地电磁场信号[2],通过发射端多次重复激发不同周期的方波电流,采集随时间衰减的信号曲线(见图1)。

TFEM 方法利用时间域垂直磁场信号提取电阻率信息,频率域电场信号提取极化率信息,用电阻率和极化率信息对圈闭的含油气性进行评价[3]。

经过十余年的研究、试验和应用,时频电磁勘探技术得到不断完善,并在国内外10余个油田取得了较好的应用效果,到2020年底剖面长度已经超过3.5万公里。

时间域航空电磁法研究进展综述

时间域航空电磁法研究进展综述

时间域航空电磁法研究进展综述梁盛军1,2,张力卡3,曹学峰1,2,刘前坤1,2( 1. 中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083; 山东省城乡建设勘察院,山东济南 250031)3. [摘 要]本文介绍国内外时间域航空电磁法的发展历史和现状,包括仪器系统、数据处理、正反演 算法和应用实例。

认为我国的这项技术应朝以下几个目标发展: ( 1) 完善的仪器系统,减小噪声干扰, 提取更多的有用信息。

( 2) 高效的数据处理方法,有利于发现小规模的异常体。

( 3) 适合航空电磁数 据的正反演稳定算法。

( 4) 精细的解释方法。

结合多源信息综合解释,加强与实际勘探相结合,参考 其它已有的航空物探方法解释手段,提高解释精度。

[关键词] 时间域航空电磁法 数值模拟 反演算法 解释 [中图分类号]P 319 [文献标识码]A [文章编号]0495 - 5331( 2014) 04 - 0735 - 6 DOI:10.13712/ki.dzykt.2014.04.013L i ang S heng -j un ,Z hang L i -k a ,C ao X ue -f eng ,L i u Qi an -k u n . Resea r c h p r og r ess of the t i m e -do - main a i r bo r ne e l ect r om agnet i c m et hod [J ]. Geology and E x p l o r at i on ,2014,50( 4) : 0735 - 0740.航空电磁法的开端。

随着时间域航空电磁系统的问 世,解释方法也逐步开展。

2011 年中国国土资源航 空物探遥感中心 ( 航遥中心) 从加拿大引 进 了 一 套 直升机时间域航空电磁系统,该系统已进行试生产 飞行,取 得 良 好 效 果。

2012 年,航 遥 中 心 依 托 863 项目自主研制出吊舱式直升机航空电磁系统,该系 统已经在野外试飞并通过中华人民共和国科技部验 收,目前该系统仍处于改进阶段,已经成功采集大量 野外试验数据。

科学数据的分析和处理方法

科学数据的分析和处理方法

科学数据的分析和处理方法随着科技的不断发展,人们可以轻松地通过各种仪器设备来获取各种各样的科学数据。

这些数据对于科学研究和工程应用都具有重要的意义。

但是,数据的分析与处理也是极为重要的。

本文将介绍一些常见的科学数据的分析与处理方法。

1. 数据的预处理在开始进行数据的分析与处理之前,我们通常会进行数据的预处理。

预处理有助于我们从源数据中提取有效信息,并去除那些无用、错误或异常的数据。

预处理的主要内容包括数据清洗、缺失值处理、异常值处理和数据转换等。

数据清洗是指去除含有不正确或无效数据的记录。

例如,一些记录可能会因为仪器故障或强烈的电磁干扰而导致数据的损坏或失真。

这些记录需要被删除或替换。

缺失值处理是指对于那些缺失了某些数据的记录,需要进行处理以避免对后续分析产生负面影响。

一些缺失值处理方法包括插值法、均值替换法和回归替换法等。

异常值处理是指对于那些不符合正常数据规律的记录,需要进行适当的处理以避免对后续分析产生负面影响。

异常值处理的主要方法包括离群点检测和异常值替换等。

数据转换是指将原始数据转换为更有意义或更方便进行分析的形式。

常见的数据转换方法包括对数变换、标准化和归一化等。

2. 数据的可视化分析数据的可视化分析是利用图形和图像等可视化手段来展示和分析数据的过程。

通过可视化分析,我们可以更加直观和方便地理解数据之间的关系和趋势,从而为后续的数据分析提供更多的依据。

常见的可视化分析方法包括散点图、柱状图、折线图和箱型图等。

散点图可以用来展示不同数据之间的相关性;柱状图可以用来表示数据的分布和比较不同数据之间的差异;折线图可以用来显示时间序列数据的变化趋势;箱型图可以用来表示数据的中位数、上下四分位数和异常值等。

除此之外,还有一些更为高级的可视化分析方法,如热力图、降维分析和网络分析等。

这些方法根据数据的特征和需求选择合适的可视化技术进行展示和分析。

3. 数据的数学分析在数据的可视化分析之后,我们通常会进行一些基于数学模型的数据分析。

直升机时间域航空电磁数据预处理技术研究

直升机时间域航空电磁数据预处理技术研究

pO)=∑a』x7拟合线圈运动的低频噪声,则应满足:
j=o
a.半周期的连续性,
p(o):y0(前半周期的k。。点的数据);b.O
to
kl段去噪后数据之和为零,即
童ok-P(七))=o;c.k-到k段去噪后数据能量为最小,由拉格朗日最优算法计算,即 三(口。,...,口^,厶,^)=艺(%一p(七))2一弛一^,l,
选择25Hz的双极性发射电流,通过正负半周的叠加,即可去除。



& N

图1线圈运动噪声(after Lane 航空电磁数据预处理技术
1998)
图2天电噪声实例(after Lane
1998)

2.1一次响应
发射电流引起的磁场变化在接收线圈内形成的感应电动势以及直升飞机这一大导体内的二次感应 电流在接收线圈内形成的感应电动势,称为一次响应。飞机远离大地飞至较高的高度(300m),记录接 收线圈内的感应电动势,作为一次响应,当飞机探测飞行(飞行高度30m)时,从测量数据中减去一次 响应。飞机每飞一条测线前、后都要进行这种高空飞行,通过线性插值,能得到整条测线各测点的一次 响应(背景场)。高空飞行一般需要90s以上的时间,叠加后的数据作为一次响应。
Exploration Geophysics,1998,29:16-23.
source
ofinsight and improvement for timedomain airborne
EM[J].
【2】Lane&Green A,Golding
airborne
C,Owers M.An example of 3D conductivity mapping using the TEMPEST

遥感在生物多样性研究中的应用进展

遥感在生物多样性研究中的应用进展

遥感在生物多样性研究中的应用进展一、概述随着全球气候变化和人类活动对自然环境的持续影响,生物多样性正面临着前所未有的挑战。

传统的生物多样性研究方法,如地面调查,虽然能够提供详细和准确的物种信息,但在面对大尺度、跨区域的生物多样性研究时,其局限性日益凸显。

寻找一种能够高效、准确地获取大尺度生物多样性信息的技术手段显得尤为重要。

以其覆盖广、序列性强、可重复观测等优势,逐渐成为生物多样性研究的新宠。

遥感技术通过搭载在不同平台上的传感器,收集地球表面的反射或发射的电磁波信息,进而提取出关于生态系统结构、功能和物种分布等方面的信息。

在生物多样性研究中,遥感技术不仅可以用于监测物种的分布和数量变化,还可以用于分析生境类型和结构,评估生态系统健康状况,以及研究物种多样性和生态系统服务等方面。

随着遥感技术的不断发展和完善,其在生物多样性研究中的应用也越来越广泛。

从卫星遥感、航空遥感到近地面遥感,不同观测高度的遥感平台为生物多样性研究提供了丰富的数据源。

随着数据处理和分析方法的不断创新,遥感技术在生物多样性研究中的应用也日趋成熟和深入。

遥感技术在生物多样性研究中的应用仍面临着一些挑战和问题。

遥感数据的获取、处理和解译需要专业的知识和技能;不同遥感平台和数据源之间的信息融合和互补仍是一个技术难题;遥感技术在生物多样性研究中的应用还需要进一步考虑其与地面调查等传统方法的结合和互补。

遥感技术在生物多样性研究中的应用具有广阔的前景和潜力。

随着遥感技术的不断发展和完善,以及数据处理和分析方法的不断创新,遥感将在生物多样性研究中发挥越来越重要的作用,为保护和可持续利用生物多样性提供有力的技术支持。

1. 生物多样性的重要性生物多样性是地球生命系统的基石,对于维持生态系统的稳定性、提供自然资源以及支持人类社会的可持续发展具有不可替代的作用。

生物多样性是生态系统功能和服务的核心,它确保了自然界的平衡与和谐,为各种生物提供了生存与繁衍的空间。

时间域航空电磁快速成像研究

时间域航空电磁快速成像研究

时间域航空电磁快速成像研究
陈小红;段奶军
【期刊名称】《地球物理学进展》
【年(卷),期】2012(27)5
【摘要】基于电磁法理论,编写了时间域中心回线航空电磁正演算法程序,并通过查表法求取了视电阻率.时间域航空电磁的快速成像采用了经本文改进的快速一阶与二阶近似成像算法,通过四种典型地电模型对两种成像方法进行了对比,分析了两种算法在航空物探应用中的优缺点.试算结果表明,本文的两种快速成像算法均得到了比较理想的拟合效果,二阶近似成像算法对地层电阻率变化灵敏性尤为突出.
【总页数】5页(P2123-2127)
【关键词】时间域航空电磁;中心回线;查表法;快速成像;二阶近似
【作者】陈小红;段奶军
【作者单位】呼和浩特铁路局
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.时间域航空电磁扩散特征和成像深度研究 [J], 殷长春;邱长凯;刘云鹤;蔡晶
2.三维时间域航空电磁有理Krylov正演研究 [J], 邱长凯; 殷长春; 刘云鹤; 张博; 任秀艳; 齐彦福; 蔡晶
3.不同结构深度神经网络的时间域航空电磁数据成像性能分析 [J], 李金峰; 刘云鹤
4.基于MPI+OpenMP的时间域航空电磁快速正演算法 [J], 任运通; 李貅; 齐彦福; 曹华科
5.时间域航空电磁的天电噪声去除研究 [J], 贲放; 黄威; 路宁; 韩飞; 郑红闪; 丁志强; 李军峰
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_天熠_移动操作系统研制成功

_天熠_移动操作系统研制成功

科技信息直升机“火眼金睛”看地下宝藏我航空物探深度大于400米随着直升机缓缓起飞,下面悬挂的直径5米、重400多公斤的“大圆环”也被带到空中;尔后,这架吊着“大尾巴”的直升机开始在不远处的深山上空折返飞行……这是记者近日在河南省南阳市桐柏县看到的利用“天熠”移动操作系统研制成功从中国航天科工集团获悉,该集团二院706所成功研制出基于龙芯处理器的移动操作系统———第二代“天熠”移动操作系统,实现了系列化国产关键软硬件产品在移动终端信息产品领域的优化集成,对我国军民用移动通信产业链,尤其是移动终端实现全面自主可控与自主保障具有突出意义。

第二代“天熠”移动操作系统的成功研制,标志着航天领域拥有了首款国产化移动基础软件产品,改变了以往国产化移动终端领域“有设备无系统软件”的尴尬局面。

该系统拥有自主知识产权,能够提供良好的图形界面和用户体验,可操作性强,并具备强大的网络功能,可实现移动通讯信息的快速准确交互。

此外,该产品具有很好的通用性和可扩展性,不仅可应用于手持机,还能广泛适用于一体机、平板电脑、PDA 等各类电子终端产品。

在物联网等新兴信息技术产业迅猛发展的今天,移动信息终端已经成为信息链路中一个至关重要的节点,其安全与自主可控正在成为技术发展过程中迫切需要解决的关键问题。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》提出,要在未来15年依托信息领域的“核高基”(即核心器件、高端通用芯片及基础软件产品)国家重大科技专项建设任务,奠定我国信息产业的硬件和软件基础,彻底改变我国在全球信息产业分工中所处的弱势境地,同时也将为我国经济建设与社会发展提供自主可控的信息安全保障。

(来源:科技日报)先进的航空物探技术寻找矿藏的一幕。

这项技术叫做“吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统开发集成”,是国家863计划重大项目“航空地球物理勘查技术系统”中的课题,由中国国土资源航空物探遥感中心(简称航空物探遥感中心)联合吉林大学、成都理工大学等单位共同实施。

时间域航空电磁数据噪声压制技术课件

时间域航空电磁数据噪声压制技术课件

解决方案
1天电噪声去除-天电噪声识别
通过对航空电磁探测的原始数据与大窗宽滤波数据之差 的标准差设定阈值,进行天电噪声的识别。
电压( V)
0. 05 0. 04 0. 03 0. 02 0. 01
0 - 0. 01 - 0. 02 - 0. 03
0
0. 04
含天电数据 2ms窗宽的中值滤波结果
50
100 150 200 250 300 350 400 450 500
取出窗数据
2
2.01
2.02
2.03
2.04
2.05
2.06
2.07
2.08
2.09
2.
排序
测点
trim
mean
x 104
10
解决方案
2高压线残余噪声去除-时域特性
经叠加,减背景后,不含高压线残余噪声的衰减曲线 -3 x 10 4
电 压 (V)
2
高压线残余噪声:
幅值大,频率高,
0
几乎淹没衰减曲
-2
其它噪声:仪器内部噪 声、地质噪声、人文噪 声等。
时间域航空电磁数据噪声压制技术 二一、、研研究究内背容景及及解意决义方案
研究内容
1. 时间域航空电磁原始数据天电噪声去除 2. 时间域航空电磁数据高压线残余噪声去除 3. 时间域航空电磁测线剖面数据噪声压制
解决方案 1天电噪声去除-天电噪声时频特性
时间域航空电磁数据噪声压制技术 四、下一步工作计划及时间安排
进一步工作计划及时间安排
工作计划及时间安排: 1.研究EMD算法,学习关于EMD算法的主要性质, 主要问题,应用范围等基本理论(6月)。 2.仿真高压线残余噪声,利用EMD算法,去除高压 线噪声,验证算法的有效性,并针对可能出现的问 题进行仿真,讨论研究(8月,9月)。 3.利用EMD算法对实测数据进行处理。验证算法的 实用性(10月,11月)。 4.总结(12月)。

直升机载毫米波有源相控阵雷达空时处理技术研究的开题报告

直升机载毫米波有源相控阵雷达空时处理技术研究的开题报告

直升机载毫米波有源相控阵雷达空时处理技术研究的开题报告一、研究背景与意义毫米波雷达具有高精度、高分辨率、能穿透不透明物等优点,被广泛应用于无人机、汽车、安全监控等领域。

然而,毫米波雷达本身也存在一些难以克服的缺点,如天线体积大、复杂度高、信号干扰等问题。

因此,发展一种可以在移动平台上实现远距离高分辨率探测和目标跟踪的毫米波雷达系统迫在眉睫。

直升机与毫米波雷达的结合,可以解决飞行器无法到达的特殊地形、峡谷、山脉等区域探测的难题,具有广泛的应用前景。

因此,开展直升机载毫米波雷达研究具有重要的现实意义和应用价值。

二、研究内容与技术路线1. 目标探测与分类技术基于高分辨率的毫米波雷达,研究直升机载毫米波雷达的高效目标探测和分类技术,包括干扰抑制、目标特征提取和分类等方面。

采用有源相控阵雷达技术,降低多径干扰和互信干扰,提高雷达工作效率和探测精度。

2. 空时信号处理算法针对直升机载毫米波雷达的特殊信号处理需求,开展空时信号处理算法研究,包括自适应波束形成、目标跟踪、成像和定位等方面。

根据实际场景,采用多阵列雷达相互协作的方法,提高系统的探测距离和覆盖范围。

3. 实验验证与性能评估设计实验验证系统,进行直升机载毫米波雷达的实验验证。

在实验中,对目标探测和分类技术、空时信号处理算法进行性能评估。

通过实验数据和仿真模拟数据,验证研究成果的有效性和可靠性。

三、预期研究成果1. 直升机载毫米波雷达目标探测和分类技术,能够实现距离远、速度快、高精度的目标探测和位置定位。

2. 空时信号处理算法,实现了多波束成像、自适应波束形成和目标跟踪等功能,具有更广阔的应用前景。

3. 实验验证系统能够对研究成果进行实时验证和性能评估。

四、研究难点1. 直升机载毫米波雷达系统的工作环境复杂,对技术要求较高,需要克服干扰、传播衰减等问题,保证系统的工作稳定性和精度。

2. 需要开发适合直升机工作的专用算法和信号处理器件,解决空时信号处理方面的技术难题。

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Research on helicopter-borne time domain electromagnetic datapreprocessing直升机时间域航空电磁数据预处理技术研究朱凯光,李楠吉林大学, 地球信息探测仪器教育部重点实验室, 仪器科学与电气工程学院,长春,130026摘要:本文综合分析了直升机时间电磁探测系统在飞机飞行过程中的噪声源,包括一次响应,线圈运动噪声,天电噪声,电力线噪声等,并给出了相应的去噪方法以提高数据的信噪比,弥补由于航空电磁探测的特殊性致使叠加次数较少的不足。

文中给出的模拟仿真结果,验证了算法的有效性。

关键词:时间域直升机电磁法,一次响应,线圈运动噪声,天电噪声,电力线噪声Preprocessing of helicopter-borne time domain electromagnetic dataZHU Kai-guang, LI Nan(Jilin University, Key laboratory of Geo-exploration instrumentation, College of Instrumentation andelectrical engineering, Jilin Changchun 130026 , China)Abstract This paper analyses noise sources of time domain helicopter-borne electromagnetic system,including the combination of the voltage induced in the receiver coils from changes in the magnetic fielddue to currents in the transmitter loop and the secondary currents induced in the aircraft, termed asprimary, coil motion noise, sferic noise and powerline noise. The denoising methods are dicussed toimprove signal to noise ratio and then simulation results prove that they are effective corresponding toeach noise model.Key words Time domain helicopter-borne electromagnetic method, Primary, Coil motion noise, Sfericnoise, Powerline noise.0引言航空电磁法是航空物探常用的测量方法之一,具有速度快、成本低、探测范围广、可用于海域探测等优势。

二十世纪九十年代以来,时间域直升机电磁探测系统以其操作灵活机动, 水平分辨率高得到了迅猛发展,并广泛应用于矿产资源探查及地质填图等,如加拿大的HeliGEOTEM,THEM,VTEM,AeroTEM, 南非的ExplorHEM, 美国的New TEM,澳大利亚的HoisTEM,以及丹麦的SkyTEM等。

我国山区较多,地形复杂,西部荒漠人烟稀少,工作条件恶劣,给地面布线、勘探带来很多困难,因而航空电磁法作为一种快速经济的勘查工具在我国有着广泛的应用前景,如我国西部地区以铜为主的金属矿床,我国西北、华北等干旱地区的区域水文物探调查等。

我国航空电磁法研究始于20 世纪50 年代末,发展并不顺利,与国际发展水平还有相当大的差距。

近年来,国家大力资助具有自主知识产权的航空物探仪器系统的研制以及航空物探理论的研究。

目前,国际上较先进的航空地球物理公司,如Geotech,Aeroquest,Fugro等,航电数据解释处理以电导率深度成像,一维层状模型反演为主。

由于时间域航空电磁探测观测的是二次场,信号弱,噪声水平相对偏高,干扰较为严重,而航空数据采集的叠加次数又受到限制,因此航空电磁数据去噪以及新的叠加技术成为数据处理解释的关键问题之一。

由于航空电磁探测的特殊性,以往地面电磁探测常用的有三点滤波、四点滤波、六点滤波、卡尔曼滤波、函数拟合法以及组合滤波技术,都不能完全直接地移植到航电数据预处理中,必须通过分析航空电磁探测噪声特点,采用相应的滤波措施。

1航空电磁数据噪声特点[1,2]飞机飞行过程中数字记录接收线圈内发射电流断电期间的二次感应电动势,噪声源主要包括发射电流引起的磁场变化以及直升飞机“导体”内的二次感应电流在接收线圈内形成的感应电动势,也被称为“一次响应”;其次,线圈在地磁场中运动产生的线圈运动噪声(如图1所示),由线圈与地磁场按一定角度旋转或者地磁场强度改变引起的,再次,雷电产生的高频大幅度的天电噪声(如图2所示),以及电力线等产生的人文噪声等,电力线干扰可以通过正确选择发射电流基频进行去除,我国供电频率50Hz,选择25Hz的双极性发射电流,通过正负半周的叠加,即可去除。

图1 线圈运动噪声(after Lane 1998)图2 天电噪声实例(after Lane 1998)2航空电磁数据预处理技术2.1一次响应发射电流引起的磁场变化在接收线圈内形成的感应电动势以及直升飞机这一大导体内的二次感应电流在接收线圈内形成的感应电动势,称为一次响应。

飞机远离大地飞至较高的高度(300m),记录接收线圈内的感应电动势,作为一次响应,当飞机探测飞行(飞行高度30m)时,从测量数据中减去一次响应。

飞机每飞一条测线前、后都要进行这种高空飞行,通过线性插值,能得到整条测线各测点的一次响应(背景场)。

高空飞行一般需要90s 以上的时间,叠加后的数据作为一次响应。

2.2线圈运动噪声图1给出的是高空飞行时没有发射电流时记录的线圈运动噪声,从图中可以看到,运动噪声频率较低,图中记录的噪声频率在2Hz左右,幅度较大,如果不进行降噪处理,将直接影响后续的数据处理解释工作。

如果进行2Hz 陷波,一方面同时滤除了2Hz 的有用信号,另一方面保留了其他频率运动噪声。

本文采用Lemire [3]提出的拉格朗日最优算法实现的低频噪声滤除方法,在每半个周期内,利用多项式逼近线圈运动噪声,再从原始数据中减去运动噪声。

图3为发射电流为版正弦波时on-time ,off-time 三个连续半周期感应电动势数据,以一个半周期数据“0-k max ”为例,从数据起点 “0”开始为on-time 数据,off-time 数据呈现衰减变化趋势,最终衰减至噪声水平,在off-time 末尾很短的时间内k 1-k max ”信号强度非常弱,能量最小。

设定含噪数据为k s ,以多项式j nj j x a x p ∑==0)(拟合线圈运动的低频噪声,则应满足:a.半周期的连续性, 0)0(y p =(前半周期的k max 点的数据);b.0 to k 1段去噪后数据之和为零,即∑==-10k 0))((k k k p s;c.k 1 到 k max 段去噪后数据能量为最小,由拉格朗日最优算法计算,即11002100m ax 1))((),,,...,(l l k p s a a L k k k k n λλλλ---=∑=, (1)其中0)0(),...,(00y p a a l n -=,∑∑==-=110k 011)(),...,(k k k k ns k p a a l 。

对式(1)求导,可得n+1个约束条件,0),,,...,(100=∂∂in a a a L λλ, n i ,...,1,0= 化简后变为:∑∑∑====--m ax 1m ax112)(201,00k k k k k k k i k k ii i s k k k p k λδλ, (2) 其中⎩⎨⎧==,其他,001,0i i δ,(2)式可通过线性方程组求解。

图4给出了采用二阶多项式模拟运动噪声线圈,并利用拉格朗日优化算法去噪的模拟仿真结果,图4a 在三个连续半周期全波信号中加入了低频正弦波,存在一个明显的基线,图4b 为去噪后的结果,与原波形一致。

2.3 天电噪声天电噪声(图2)具有频率高,幅度大的特点。

采用相邻半周期数据对比的方式对天电干扰进行识别,为避免正负半波的不对称性,当检测到天电噪声时,应剪裁[4]这一半周期以及前一个半周期的数据。

图5(a)给出的是含有0 k 1 k max Offtime 图3 直升机电磁探测on-time ,off-time 数据示意图 图4 线圈运动噪声去噪仿真. (a)含低频运动噪声的航电数据仿真 (b) 采用拉格朗日优化算法去噪后的航电数据 (a) (b)两次天电噪声事件的模拟全波数据,图5(b)是采用半周期比较识别后剪裁噪声所在半周期以及前面半周期后所剩波形。

一般来说,在噪声比较小的环境下,天电噪声影响0.05%的X,Y 分量数据,0.005%的Z 分量数据,在普通环境下,天电噪声影响2%的X,Y 分量数据,0.5%的Z 分量数据。

因此,采用裁剪方式,数据量仍能满足需要。

图5 天电干扰去噪模拟,(a).含天电干扰的全波数据 (b).识别天电干扰并裁剪3 结论通过对直升机时间域航空电磁探测数据噪声源及其产生原因的分析,研究了航电数据去噪的基本方法,为航电数据的成像反演处理奠定了重要基础。

参考文献:[1] Lane R, Green A,Hu Y.Streamed data _A source ofinsight and improvement for timedomain airborneEM[J]. Exploration Geophysics,1998,29:16-23.[2] Lane R, Green A,Golding C, Owers M.An example of 3D conductivity mapping using the TEMPEST airborneelectromagnetic system[J]. Exploration Geophysics,2000,31:162-172.[3] Lemire D. Report on a new algorithm for correcting the baseline for THEM Geophysics[R].1999,2.[4] Macnae J C,Lamontagne Y,West G F. Noise processing techniques for time-domain EM system[J].Geophysics,1984,49:934-948.(a)(b)。

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