一種水下小目標的磁異常信號提取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其主要技術特點是：通過海洋磁力儀探頭探測海底磁力并得到測試數據曲線；計算每個測點沿測線方向的磁場變化梯度，并以磁場梯度突變點作為磁異常信號的初位置；確定磁異常信號段；將每條測線上所有測點分解為磁異常信號段和非磁異常信號段，分別擬合各個測點的地磁背景場；將每個測點的實際磁力測量值減去其地磁背景場值，得到剔除背景場后的磁異常值，從而得到水下小目標的磁異常信號。本發(fā)明能夠在強大的地磁背景場環(huán)境中提取水下小目標產生的微弱磁異常，有效剔除了地磁背景場的影響，提高水下小目標的識別、定位和定性分析能力，可廣泛用于海洋測量船對海洋水下小目標的測量與分析處理。
【專利說明】一種水下小目標的磁異常信號提取方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋測量【技術領域】，尤其是一種水下小目標的磁異常信號提取方法?！颈尘凹夹g】
[0002]測量船拖曳海洋磁力儀探頭在目標水域航行過程中，能夠連續(xù)探測海底磁力，通過數據處理和分析研究，可確定水下磁性目標的大小、材質、形狀和具體位置。在水下小目標磁探測中，海洋磁力儀探頭實際采集的磁力測量值中不僅包括水下小目標產生的磁異常，還包括地心磁偶極子磁場、非磁偶極子磁場、地殼磁異常場、地磁日變化等，實際上是一個多種分量磁場的矢量疊加體，而從中提取有用的水下小目標微弱磁異常，并采用適當的形式直觀地展現給用戶，是海洋磁力測量數據處理的重要內容。
[0003]磁異常場是個相對正常磁場而言的，正常磁場可認為是磁異常的背景場或基準場。在地質勘探中，在磁性巖層中圈定非磁性巖層時，磁性巖層的磁場可認為是正常磁場，由非磁性巖層導致的巖層磁場變化，可認為是異常磁場；反之在非磁性巖層中圈定磁性巖層，貝1J來自非磁性巖層的磁場可認為是正常磁場。
[0004]水下小目標磁探測的物理基礎是:水下鐵磁性小目標的存在導致其周圍平緩的海洋地磁場發(fā)生畸變。在磁性體周圍不同位置，磁異常強度是不同的，高于正常場的異常稱為正異常，用正數表示，低于正常場的異常稱為負異常，以負數表示。磁異常一般都是由正負兩部分組成的，有時以正值為主，有時也會以負值為主。磁異常強度指磁異常的最大值與最小值之差值，也稱為磁異常幅度，磁異常強度受磁性體的形狀、規(guī)模大小、埋藏深度、產狀及磁性大小和方向等因素控制。磁異常幅值的大小與磁性體的磁化強度成正比，且隨磁性體的體積增大而增加。當磁性體體積一定時，磁異常隨其埋深加大而減小，且曲線梯度小，異常范圍加寬。
[0005]地質勘探中關心的磁異常主要是來自地殼巖層中磁場，其正常場通過國際地磁參考場(IGRF)模型計算求得，同時通過設立地磁日變站消除短期變化磁場。水下小目標磁探測中所關心的磁異常來自小目標本身，地球自身磁場和來自地球外部的變化磁場等均認為是背景場。地球本身的平均磁場可以達到5000nT，而水下小目標產生的磁異常一般不超過ΙΟηΤ，所以水下小目標磁探測的數據處理方法與地質調查不一致，因此，迫切需要一種對水下小目標的磁異常信號的提取方法。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、精度高且穩(wěn)定性強的水下小目標的磁異常信號提取方法。
[0007]本發(fā)明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0008]一種水下小目標的磁異常信號提取方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、通過海洋磁力儀探頭探測海底磁力并得到測試數據曲線；
[0010]步驟2、計算每個測點沿測線方向的磁場變化梯度，并以磁場梯度突變點作為磁異常信號的初位置；
[0011]步驟3、根據步驟2的計算結果和特定水下小目標的磁異常信號寬度，確定磁異常信號段；
[0012]步驟4、將每條測線上所有測點分解為磁異常信號段和非磁異常信號段，分別擬合各個測點的地磁背景場；
[0013]步驟5、對于磁異常信號段，將每個測點的實際磁力測量值減去其地磁背景場值得到剔除背景場后的磁異常值；對于非磁異常信號段上各點，磁異常值為零。
[0014]而且，所述步驟2磁場梯度突變點的判斷準則是:當測點的測線方向絕對梯度大于測線方向梯度標準差的3倍時，為磁場梯度突變點。
[0015]而且，所述測線方向絕對梯度▽ i的計算公式為:
[0016]
【權利要求】
1.一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、通過海洋磁力儀探頭探測海底磁力并得到測試數據曲線； 步驟2、計算每個測點沿測線方向的磁場變化梯度，并以磁場梯度突變點作為磁異常信號的初位置； 步驟3、根據步驟2的計算結果和特定水下小目標的磁異常信號寬度，確定磁異常信號段； 步驟4、將每條測線上所有測點分解為磁異常信號段和非磁異常信號段，分別擬合各個測點的地磁背景場； 步驟5、對于磁異常信號段，將每個測點的實際磁力測量值減去其地磁背景場值得到剔除背景場后的磁異常值；對于非磁異常信號段上各點，磁異常值為零，從而得到水下小目標的磁異常信號。
2.根據權利要求1所述的一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其特征在于:所述步驟2磁場梯度突變點的判斷準則是:當測點的測線方向絕對梯度大于測線方向梯度標準差的3倍時，為磁場梯度突變點。
3.根據權利要求2所述的一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其特征在于:所述測線方向絕對梯度▽i的計算公式為:

4.根據權利要求1所述的一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其特征在于:所述步驟3確定磁異常信號段的方法為:根據特定水下小目標的磁異常信號寬度，選擇初位置附近的若干測點構成完整的磁異常信號段。
5.根據權利要求1所述的一種水下小目標的磁異常信號提取方法，其特征在于:所述步驟4擬合各個測點的地磁背景場的方法為:在磁異常信號段，選擇兩端少數測點參與計算，擬合二次曲線，據此內插計算中間各點的磁力值作為其中間各點的地磁背景場值；在非磁異常信號段，直接將各點的磁力測量值作為其地磁背景場值。
【文檔編號】G01R33/02GK103852795SQ201410052960
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權日:2014年2月18日
【發(fā)明者】任來平, 吳太旗, 李凱鋒, 陸秀平, 黃賢源, 鄧凱亮, 黃辰虎, 王耿峰 申請人:中國人民解放軍92859部隊