一种估计大地电磁参数的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种估计大地电磁参数的方法和装置，属于大地电磁测深技术领域。所述方法包括：获取四个分量的电磁场频域信号，四个分量包括x方向电场、y方向电场、x方向磁场、y方向磁场，各个分量的电磁场频域信号均包括多个电磁场频域信号；确定四个分量的电磁场频域信号的功率谱，同一个分量的电磁场频域信号具有多个自功率谱，相同两个分量的电磁场频域信号具有多个互功率谱；采用中值滤波算法，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值；采用阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值开始对功率谱进行若干次迭代，得到功率谱的均值、以及更新后的阻抗和导纳；将功率谱的均值、以及更新后的阻抗和导纳作为大地电磁参数输出。本发明专利技术提高了估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种估计大地电磁参数的方法和装置
本专利技术涉及大地电磁测深
，特别涉及一种估计大地电磁参数的方法和装置。
技术介绍
大地电磁法(Magnetotelluricmehtod，简称MT)是利用天然电磁场作场源，在地面布设仪器测量电磁场信号并进行分析处理，进而探知地下物质电性特征的方法。目前一般采用最小二乘法选取迭代的初值，根据电磁场信号进行若干次迭代，确定电磁场信号的功率谱和阻抗，进而推断出不同深度的大地电阻率(用来表示大地电阻特征的物理量)，探知到地下物质电性特征。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：采用最小二乘法选取迭代的初值时，不能去除初值中的噪声，会对迭代结果产生不利影响，造成对功率谱估计的准确性较差。
技术实现思路
为了解决现有技术对功率谱估计的准确性较差的问题，本专利技术实施例提供了一种估计大地电磁参数的方法和装置。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种估计大地电磁参数的方法，所述方法包括：获取四个分量的电磁场频域信号，所述四个分量包括x方向电场、y方向电场、x方向磁场、y方向磁场，各个分量的电磁场频域信号均包括多个电磁场频域信号，所述多个电磁场频域信号是相应分量的电磁场时域信号在时域分成多段后的信号分别进行快速傅里叶变换得到的；确定所述四个分量的电磁场频域信号的功率谱，所述功率谱包括各个分量的电磁场频域信号各自的自功率谱和四个分量的电磁场频域信号两两之间的互功率谱，同一个分量的电磁场频域信号具有多个自功率谱，相同两个分量的电磁场频域信号具有多个互功率谱，所述多个自功率谱和所述多个互功率谱是分别根据相应分量的多个电磁场频域信号得到的；采用中值滤波算法，分别根据所述四个分量的电磁场频域信号，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值；采用所述阻抗的迭代初值和所述导纳的迭代初值开始对所述功率谱进行若干次迭代，得到所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳；将所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳作为大地电磁参数输出。在本专利技术一种可能的实现方式中，所述确定所述四个分量的电磁场频域信号的功率谱，包括：按照如下公式计算各个分量的第i个电磁场频域信号的功率谱SABi：SABi＝Bi*(Ai*)；其中，(Ai*)表示求Ai的共轭复数，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数，Ai为Exi、Eyi、Hxi或者Hyi，Bi为Exi、Eyi、Hxi或者Hyi，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，当Ai＝Bi时，SABi为一个分量的第i个电磁场频域信号的自功率谱，当Ai≠Bi时，SABi为两个分量的第i个电磁场频域信号的互功率谱。在本专利技术另一种可能的实现方式中，所述采用中值滤波算法，分别根据所述四个分量的电磁场频域信号，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值，包括：采用如下公式计算针对各个分量的各个电磁场频域信号的阻抗和导纳：其中，Zxxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对x方向的阻抗，Zxyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对y方向的阻抗，Zyxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对x方向的阻抗，Zyyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对y方向的阻抗，Yxxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对x方向的导纳，Yxyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对y方向的导纳，Yyxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对x方向的导纳，Yyyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对y方向的导纳，Exj为x方向第j个电场频域信号，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyj为y方向第j个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxj为x方向第j个磁场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyj为y方向第j个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，j≠i，1≤j≤I且j为整数，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数；采用中值滤波算法，从计算出的所有x方向对x方向的阻抗中确定x方向对x方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有x方向对y方向的阻抗中确定x方向对y方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有y方向对x方向的阻抗中确定y方向对x方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有y方向对y方向的阻抗中确定y方向对y方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有x方向对x方向的阻抗中确定x方向对x方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有x方向对y方向的阻抗中确定x方向对y方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有y方向对x方向的阻抗中确定y方向对x方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有y方向对y方向的阻抗中确定y方向对y方向的导纳的迭代初值。在本专利技术又一种可能的实现方式中，所述采用所述阻抗的迭代初值和所述导纳的迭代初值开始对所述功率谱进行若干次迭代，得到所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳，包括：每次迭代时，依次按照如下公式计算功率谱的均值、阻抗和导纳：ε2Exi＝|Exi-(Zxx*Hxi+Zxy*Hyi)|2；ε2Eyi＝|Eyi-(Zyx*Hxi+Zyy*Hyi)|2；其中，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场频域信号的个数，ε2Exi为x方向第i个电场频域信号的残差，ε2Eyi为y方向第i个电场频域信号的残差，ε2Hxi为x方向第i个磁场频域信号的残差，ε2Hyi为y方向第i个磁场频域信号的残差，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数，Zxx为x方向对x方向的阻抗，Zxy为x方向对y方向的阻抗，Zyx为y方向对x方向的阻抗，Zyy为y方向对y方向的阻抗，Yxx为x方向对x方向的导纳，Yxy为x方向对y方向的导纳，Yyx为y方向对x方向的导纳，Yyy为y方向对y方向的导纳，δxyi为x方向对y方向第i个电磁场频域信号归一化后的残差，δyxi为y方向对x方向第i个电磁场频域信号归一化后的残差，σ2Ex为采用中值滤波算法从所有ε2Exi中选出的x方向电场频域信号的残差的均值，σ2Ey为采用中值滤波算法从所有ε2Eyi中选出的y方向电场频域信号的残差的均值，σ2Hx为采用中值滤波算法从所有ε2Hxi中选出的x方向磁场频域信号的残差的均值，σ2Hy为采用中值滤波算法从所有ε2Hyi中选出的y方向磁场频域信号的残差的均值，ri为计算第i个电磁场频域信号迭代权值的参数，δxyi(ωk)为δxyi在第k个频点的取值，δyxi(ωk)为δyxi在第k个频点的取值，1≤k≤K且k为整数，K为每个电磁场频域信号的频点数，wi为第i个电磁场频域信号迭代权值，SAB为功率谱的均值，SCD为C和D之间的功率谱，C为Ex、Ey、Hx或者Hy，D为A或B，A为Ex、Ey、Hx或者Hy，B为Ex、Ey、Hx或者Hy，Ex为x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计大地电磁参数的方法，其特征在于，所述方法包括：获取四个分量的电磁场频域信号，所述四个分量包括x方向电场、y方向电场、x方向磁场、y方向磁场，各个分量的电磁场频域信号均包括多个电磁场频域信号，所述多个电磁场频域信号是相应分量的电磁场时域信号在时域分成多段后的信号分别进行快速傅里叶变换得到的；确定所述四个分量的电磁场频域信号的功率谱，所述功率谱包括各个分量的电磁场频域信号各自的自功率谱和四个分量的电磁场频域信号两两之间的互功率谱，同一个分量的电磁场频域信号具有多个自功率谱，相同两个分量的电磁场频域信号具有多个互功率谱，所述多个自功率谱和所述多个互功率谱是分别根据相应分量的多个电磁场频域信号得到的；采用中值滤波算法，分别根据所述四个分量的电磁场频域信号，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值；采用所述阻抗的迭代初值和所述导纳的迭代初值开始对所述功率谱进行若干次迭代，得到所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳；将所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳作为大地电磁参数输出。

【技术特征摘要】
1.一种估计大地电磁参数的方法，其特征在于，所述方法包括：获取四个分量的电磁场频域信号，所述四个分量包括x方向电场、y方向电场、x方向磁场、y方向磁场，各个分量的电磁场频域信号均包括多个电磁场频域信号，所述多个电磁场频域信号是相应分量的电磁场时域信号在时域分成多段后的信号分别进行快速傅里叶变换得到的；确定所述四个分量的电磁场频域信号的功率谱，所述功率谱包括各个分量的电磁场频域信号各自的自功率谱和四个分量的电磁场频域信号两两之间的互功率谱，同一个分量的电磁场频域信号具有多个自功率谱，相同两个分量的电磁场频域信号具有多个互功率谱，所述多个自功率谱和所述多个互功率谱是分别根据相应分量的多个电磁场频域信号得到的；采用中值滤波算法，分别根据所述四个分量的电磁场频域信号，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值；采用所述阻抗的迭代初值和所述导纳的迭代初值开始对所述功率谱进行若干次迭代，得到所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳；将所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳作为大地电磁参数输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述四个分量的电磁场频域信号的功率谱，包括：按照如下公式计算各个分量的第i个电磁场频域信号的功率谱SABi：SABi＝Bi*(Ai*)；其中，(Ai*)表示求Ai的共轭复数，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数，Ai为Exi、Eyi、Hxi或者Hyi，Bi为Exi、Eyi、Hxi或者Hyi，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，当Ai＝Bi时，SABi为一个分量的第i个电磁场频域信号的自功率谱，当Ai≠Bi时，SABi为两个分量的第i个电磁场频域信号的互功率谱。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用中值滤波算法，分别根据所述四个分量的电磁场频域信号，确定阻抗的迭代初值和导纳的迭代初值，包括：采用如下公式计算针对各个分量的各个电磁场频域信号的阻抗和导纳：其中，Zxxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对x方向的阻抗，Zxyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对y方向的阻抗，Zyxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对x方向的阻抗，Zyyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对y方向的阻抗，Yxxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对x方向的导纳，Yxyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的x方向对y方向的导纳，Yyxji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对x方向的导纳，Yyyji为根据第j个电磁场频域信号和第i个电磁场频域信号得到的y方向对y方向的导纳，Exj为x方向第j个电场频域信号，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyj为y方向第j个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxj为x方向第j个磁场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyj为y方向第j个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，j≠i，1≤j≤I且j为整数，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数；采用中值滤波算法，从计算出的所有x方向对x方向的阻抗中确定x方向对x方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有x方向对y方向的阻抗中确定x方向对y方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有y方向对x方向的阻抗中确定y方向对x方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有y方向对y方向的阻抗中确定y方向对y方向的阻抗的迭代初值，从计算出的所有x方向对x方向的阻抗中确定x方向对x方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有x方向对y方向的阻抗中确定x方向对y方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有y方向对x方向的阻抗中确定y方向对x方向的导纳的迭代初值，从计算出的所有y方向对y方向的阻抗中确定y方向对y方向的导纳的迭代初值。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用所述阻抗的迭代初值和所述导纳的迭代初值开始对所述功率谱进行若干次迭代，得到所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳，包括：每次迭代时，依次按照如下公式计算功率谱的均值、阻抗和导纳：ε2Exi＝|Exi-(Zxx*Hxi+Zxy*Hyi)|2；ε2Eyi＝|Eyi-(Zyx*Hxi+Zyy*Hyi)|2；其中，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场频域信号的个数，ε2Exi为x方向第i个电场频域信号的残差，ε2Eyi为y方向第i个电场频域信号的残差，ε2Hxi为x方向第i个磁场频域信号的残差，ε2Hyi为y方向第i个磁场频域信号的残差，Exi为x方向第i个电场频域信号，Eyi为y方向第i个电场频域信号，Hxi为x方向第i个磁场频域信号，Hyi为y方向第i个磁场频域信号，1≤i≤I且i为整数，I为各个分量的电磁场信号的个数，Zxx为x方向对x方向的阻抗，Zxy为x方向对y方向的阻抗，Zyx为y方向对x方向的阻抗，Zyy为y方向对y方向的阻抗，Yxx为x方向对x方向的导纳，Yxy为x方向对y方向的导纳，Yyx为y方向对x方向的导纳，Yyy为y方向对y方向的导纳，δxyi为x方向对y方向第i个电磁场频域信号归一化后的残差，δyxi为y方向对x方向第i个电磁场频域信号归一化后的残差，σ2Ex为采用中值滤波算法从所有ε2Exi中选出的x方向电场频域信号的残差的均值，σ2Ey为采用中值滤波算法从所有ε2Eyi中选出的y方向电场频域信号的残差的均值，σ2Hx为采用中值滤波算法从所有ε2Hxi中选出的x方向磁场频域信号的残差的均值，σ2Hy为采用中值滤波算法从所有ε2Hyi中选出的y方向磁场频域信号的残差的均值，ri为计算第i个电磁场频域信号迭代权值的参数，δxyi(ωk)为δxyi在第k个频点的取值，δyxi(ωk)为δyxi在第k个频点的取值，1≤k≤K且k为整数，K为每个电磁场频域信号的频点数，wi为第i个电磁场频域信号迭代权值，SAB为功率谱的均值，SCD为C和D之间的功率谱，C为Ex、Ey、Hx或者Hy，D为A或B，A为Ex、Ey、Hx或者Hy，B为Ex、Ey、Hx或者Hy，Ex为x方向电场频域信号，Ey为y方向电场频域信号，Hx为x方向磁场频域信号，Hy为y方向磁场频域信号。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将所述功率谱的均值、以及更新后的所述阻抗和所述导纳作为大地电磁参数输出，包括：当所述若干次迭代的次数达到设定次数或所述功率谱的均...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾歌明，张杨勇，张斌，刘谋荣，张亚丽，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42