[发明专利]一种大地电磁信号去噪方法及系统

说明书

本发明涉及一种大地电磁信号去噪方法及系统，方法包括：重叠分段；计算第一多元离散熵；相空间重构；SVD分解以及SVD逆变换；构造一维分量；计算第二多元离散熵；确定并减去被删除一维分量，得到去噪后的数据段；重构去噪信号，得到去噪后的大地电磁信号。本发明将多元离散熵、坐标延迟法相空间重构以及SVD分解结合起来，并且当SVD分解后得到的一维分量的多元离散熵小于数据段的多元离散熵时，该分量会重复SVD分解，直到同一位置的多元离散熵不再减小，以此确定噪声所在分量，在原始数据中去除噪声分量从而得到去噪后的大地电磁信号。本发明能够同时压制不同类型的噪声，降低对信号的信噪比要求，减少有效信号损失。

技术领域

本发明涉及信号去噪技术领域，特别是涉及一种大地电磁信号去噪方法及系统。

背景技术

大地电磁测深法(Magnetotelluric，MT)是利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。自20世纪50年代提出以来，因探测深度大、接收设备易操作等优势被广泛地应用到油气勘探、矿区找矿以及地球动力学成因解释等多个领域中。但天然信号包含的频带信息较多，当测点位于强干扰环境中时(比如在矿集区)，测点附近通讯天线发射的电磁信号、各种机器产生的电磁脉动等都会影响天然信号的质量。此时计算得到的卡尼亚视电阻率-相位曲线存在着偏差，如出现频点跳动、失真等情况，不能真实地反映地下结构，导致后续反演解释的不正确性。因此去噪技术的发展是获取准确地下介质结构的前提。

在频率域中，以傅里叶变换为基础，针对不相关噪声的去除，前人们提出了互功率谱、Robust估计等方法，但在实际观测中的干扰大多为同时影响电道和磁道的相关噪声源；针对相关噪声的去除，常用的去除方法为远参考法，但远参考法的距离参数难以确定且对数据信噪比要求较高。在远参考法的基础上，时域处理中提出了通过数据依赖关系进行去噪的参考类方法，该方法避免了远参考点距离选取问题，但对于采集数据的信噪比要求仍较严格，在矿集区内有时很难满足；时间域中其它的大地电磁去噪方法可大致根据噪声形态来划分，针对压制大尺度噪声，目前常用的方法有形态滤波法，子空间增强算法等；针对尖脉冲噪声，构造冗余字典的匹配追踪算法、对数据高频信息进行处理的独立分量分析方法都具有较好的处理效果。但实测数据中噪声的类型复杂、形态多变，在处理时仅采用大尺度噪声(或脉冲噪声)去除方法，改善效果有限。关于去噪技术的发展除了关注方法的去噪效果，同时还应注重减少对有效信号的损失情况，去噪技术应建立在不损害或极少损害有效信号的基础上，但大多方法忽略了这一点，比如形态滤波法等方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大地电磁信号去噪方法及系统，以同时压制不同类型的噪声，降低对信号的信噪比要求，减少有效信号损失。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种大地电磁信号去噪方法，包括：

将大地电磁信号进行重叠分段，得到分段后的数据段；

计算所述数据段的多元离散熵，记为第一多元离散熵；

利用坐标延迟法对所述数据段进行相空间重构，得到重构后的多维矩阵；

对所述多维矩阵进行SVD分解以及SVD逆变换，得到多维矩阵分量；

根据所述多维矩阵分量构造所述数据段的一维分量；

计算所述一维分量的多元离散熵，记为第二多元离散熵；

确定被删除一维分量；所述被删除一维分量的第二多元离散熵小于第一多元离散熵，且所述被删除一维分量在迭代过程中其第二多元离散熵的值不再减小；

从所述数据段中减去所述被删除一维分量，得到去噪后的数据段；

利用所述去噪后的数据段重构去噪信号，得到去噪后的大地电磁信号。

可选地，所述重叠分段的重叠率为0.5。