伪随机源浅层直升机航空电磁探测接收技术与误码分析研究
随着地下水资源勘探、地下矿产资源勘探、无损探测文物调查等应用需求的不断增加，利用直升机航空探测平台的高效、经济和适应复杂地形调查等优势，对浅层地下目标进行高分辨率勘探已成为现阶段国家的重大需求之一。然而，传统直升机航空电磁探测系统通常使用的如基频25Hz或30Hz的双极性多边形发射源，其能量主要集中在基频及其奇次谐波上，且随频率增加能量衰减迅速，同时受电流关断时间、最早采样时间、接收机采样率和噪声水平等限制，浅地表探测存在盲区，这正是工程与环境探测所关注的区域。而高频伪随机源拓展了频带，更适合浅层探测，其谱线等间隔密集分布，可提供更高的分辨率。高频伪随机源与直升机航空电磁探测平台的结合，为高效快速获取浅层地质信息提供了一种新思路。 本文在国家重点研发计划项目“机载地下矿产与水资源探测仪浅层高分辨率电磁探测技术”的支持下，开展高频伪随机源直升机航空电磁浅层探测技术研究，设计了宽频带、低噪声磁场传感器和高采样率接收机，并就伪随机源误码问题提出基于三阶相关函数的分析方法。主要研究工作及成果如下： （1）设计了宽频带、低噪声的航空空心线圈传感器。根据长距离传输噪声抑制需求设计了差分信号传输模式，分析了传感器静态噪声影响因素，将噪声水平控制在4.86nT/s，同时综合考虑空心线圈的灵敏度、信噪比和尺寸等约束条件，将传感器谐振频率提升至150kHz以上，保证了高频伪随机发射源下信号的低噪声传感。 （2）设计了基于高速仪器总线PXIe的高采样率接收机。对数据流时序和规模进行了详细分析，以此为依据进行了合理的硬件设计。软件方面通过使用复合时间戳技术整合了多通道数据，采用改进的多信息单文件方式存储数据，并优化存储格式，实现了大数据量下的多信息可靠存储。接收机可实现三分量电磁数据、发射电流和辅助信息的全波收录，采样率最高可达1.25MSa/s/ch，动态范围达到112.6dB。 （3）提出了基于三阶相关函数的伪随机源误码分析方法。不同于传统航空电磁探测系统，伪随机源激发下，大地响应的获取基于系统辨识，电流数据直接参与计算，其收录质量尤为重要。本文提出的发射电流误码分析方法以三阶相关函数对误码m序列的分辨能力和高阶统计量对高斯噪声的抑制特性为基础，以特定方式下的三阶相关函数峰值检测正确率为媒介，采取双阈值法提取序列特征，判定发射电流是否误码。该方法作为接收机的功能软件组件，可指示系统状态，评价数据质量。 本文为高频伪随机源直升机航空电磁探测设计的宽频带、低噪声、高速采样接收系统以及误码分析方法，完成了实验室内测试和野外实测，结果表明接收系统达到预期设计指标，误码分析方法可实现预期目标，对浅层直升机航空电磁探测仪器的设计具有重要的参考价值。
航空电磁探测;直升机;数据收录;误码分析
吉林大学
硕士
测试计量技术及仪器
王言章;王世隆
2022
中文
P631.325
2022-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）