[发明专利]一种处理超低频数据的方法

说明书

技术领域

本发明是关于超低频电磁波信号采集、处理技术，具体涉及一种超低频数据的处理方法。

背景技术

超低频电磁探测技术已经广泛用于地震监测、石油天然气与煤层气等资源勘探、采空区或地下水探测等领域。该探测技术包括：被动接受来自地下反射的天然场源的超低频电磁波信号，通过处理、分析和解释该信号来实现对地下物质的探测。被动式探测应用的效果极大地依赖于超低频数据处理软、硬件的设计和性能。

目前，超低频数据处理软件基本上只能完成数据采集、处理、正反演、成果输出、现场解释成果图等。数据处理过程中，还需将野外采集到的数据转移到实验室进行处理、分析，因此实时性较差；而且，超低频电磁信号的数据处理涉及大量的运算，数据处理的效果主要依赖于编译器和X86处理器的性能，由于X86的处理器的局限性，大量的乘法运算和累加运算往往需要消耗大量的资源。

发明内容

本发明针对现有技术中的超低频数据处理效率低的问题，提供了一种基于DSP的超低频数据的处理方法，可有效地提高数据处理效率。

本发明的技术方案是：

一种超低频数据的处理方法，其步骤包括：

1-1)利用DSP处理器对超低频数据进行并行读取；

1-2)对同一测点、相同参数的多次重复探测的数据进行叠加，并进行小波去噪；

1-3)将上述步骤处理后的数据曲线进行包络线滤波处理，得到结果数据。

所述步骤1-1)包括：对超低频数据的头文件进行格式分析，预先分配多路通道，计算文件地址空间，然后利用DMA通道对超低频数据进行并行读取。

针对被动式超低频数据，读取其头文件的MagicNUM字段，检测文件校验位checksum，以确保数据没有被损坏，随后根据探测起始深度、截止深度和步长计算头文件的数据块数，利用该数据块数，计算各数据块的地址偏移量，最后通过DMA通道帧的大小，计算出每个数据块所需要的DMA通道帧数。

DSP处理器将DMA通道帧数与帧大小写入传输计数寄存器，随后初始化DMA通道，利用全局索引寄存器进行DMA通道传送。

所述步骤1-2)具体包括：

5-1)将同一测点、相同参数的多次重复探测的数据叠加起来，求其平均值用以去除随机噪声；

5-2)然后对叠加去噪后的数据进行多个尺度的离散小波变换，得到若干个尺度的小波系数；

5-3)对上述小波系数作逆变换，得到最终的降噪后的数据。

在所述步骤5-2)中，对小波系数进行自适应阈值处理，得到估计小波系数。

所述步骤1-3)具体包括：计算超低频数据曲线的极大值点和极小值点，依次连接，生成极大值和极小值对应的上、下两条包络线；计算每个探测深度对应的上包络线和下包络线振幅的均值，作为该探测深度对应的结果数据。

对于生成的两条上、下包络线进行修正。具体的方法为，分别计算上下包络线和原始曲线的距离，然后阈值判断，确定是否用原始曲线替换。以极大值包络线为例，首先计算两个相邻的极大值点之间的包络线和原始曲线的差值，选择其中最大的差值作为该段包络线和原始曲线的距离，如果该距离大于设定的阈值，则将用原始曲线的值来代替极大值包络线。

阈值可以选择为原始曲线最大值和最小值的差的30％-40％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过理论分析、实验测试和实际应用，充分利用DSP的控制、处理能力和图形功能，以硬件控制技术为关键，在吸取传统超低频信号处理系统优点的基础上，通过DSP数字处理器实现超低频数据处理算法，包括去噪处理和滤波处理，具有算法并行度高，迭代过程快等优点，相比X86架构的处理器，能够更高效的实现超低频数据处理，得到信噪比较高的处理结果。

基于DSP实现的这种超低频数据处理系统，充分发挥了DSP器件的性能优势，具有编程灵活、操作简单、体积小巧、硬件结构简单、测量精度高、测量范围宽、响应速度快、使用方便的优点。因此，比传统的数据处理系统的适用面更加宽广，有广阔的应用前景。

附图说明

图1为超低频数据的文件格式；

图2为本发明数据处理流程图；

图3为本发明基于小波的叠加去噪处理流程图；

图4为本发明包络线滤波处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

以探测所得100-1000米深度，步长5米的超低频数据文件夹为例。该文件夹内含10次采集数据。分别为1.raw，2.raw，3，raw...10.raw。

如图1所示，数据头header格式如下：