高密度电法仪发射波形的自定义编码方法

摘要

本发明涉及一种高密度电法仪发射波形的自定义编码方法。高密度发射机发射信号采用的是基于随机高斯白噪声的自定义编码，编码过程由选择主频、混频处理及按编码原则进行整形编码组成，形成的自定义编码后再由高密度发射机向地下发射。主频的个数、幅度、主频的范围及各主频的位置是由使用者根据具体勘探目标的需要来确定，加大了对信号选择的灵活性，该码型对地电勘测十分有利，它既可以人为的设计勘探深度又可以有效的压制噪声干扰信号有利于突显地电体的激电性质，同时可以提高深部探测的分辨率。具有良好的自相关峰，抗干扰能力强，有利于后期的信号去噪处理。

主权项

一种高密度电法仪发射波形的自定义编码方法，是由选择主频、混频处理及按编码原则进行整形编码，形成的自定义编码，再由高密度发射机向地下发射构成，其特征在于：包括以下步骤：第一步：选择主频，根据电法勘探所要采用的方法和测量区域的地质情况以及工程的具体要求，综合分析，确定出主频带范围，以及主频的分布情况；在上位机随机码生成软件的主频选取对话框中输入预先确定的n个主频频率以及其幅值，由Matlab软件自动生成n个频率的正弦波，得到的n个正弦波信号为F₁=A₁sin(2πf ₁ t)，F₂=A₂sin(2πf ₂ t)，……，F_n=A_n sin (2πf_n t)；式中：A₁为f₁频率信号的幅度，A₂为f₂频率信号的幅度，A_n为fn频率信号的幅度；第二步：混频处理将F₁，F₂，……，F_n个正弦波信号混合在一起得到原始信号Fa，Fa= A₁sin(2πf ₁ t) +A₂sin(2πf ₂ t) +……+A_n sin (2πf_n t)；高密度电法仪发射波形Fa需要进一步拓宽频率范围和增加发射码型的复杂程度，为此，将Fa叠加随机高斯白噪声，加上随机高斯白噪声后的混频信号频带宽度满足拓宽频率范围要求，自相关性好，并且与其它信号互不相关；混频过程是：原始信号的主频分别为f₁、f₂、f₃、…f_n，若信号采样率为Fs，则原始信号Fa一个周期的长度L=Fs/fmin，其中fmin为f₁、f₂、…、f_n中频率最小值，然后调用随机高斯白噪声产生的函数，噪声信号的幅度取A₀，生成一个长度为L的随机高斯白噪声序列，并将这个序列周期延拓m=1～100次得到随机信号Fb，再将Fa与Fb混合在一起得到混频后的信号y=Fa+Fb；第三步：整形编码混频后的信号y使用编码原则得到自定义编码，编码的码元由1、0、‑1组成；编码原则：整型过程中先取出信号y的最大值Ymax和最小值Ymin，根据Ymean=(|Ymax|+|Ymin|)/K得到编码参考值Ymean，而后根据在信号y的大于Ymean的点处取1，在小于‑Ymean的点处取‑1，其它的点取0原则，得到数字编码信号Xsignal；K的取值范围控制在2.0到20.0之间；对Xsignal信号进行周期延拓后作出它的频谱图，判断主频的位置是否在设定的位置，且幅度占总能量的比例较大，否则重新设置编码参考值，即重新选取K值，按编码原则进行重新编码，直到产生的自定义编码信号Xsignal信号满足主频的位置在设定的位置，且幅度占总能量的比例较大；第四步：发射波形，混频后的信号y经“整形编码”后，再由能够发送任意由1，0，‑1三元数字码组合成的发射波形码，既能发射时域方波码、频域矩形波码和具有混频性质的伪随机编码，又能发射经混频“整形编码”后的高斯白噪声波形码的高密度发射机向地下发射波形。