[发明专利]一种基于脉冲泵浦式原子磁力计的弱磁场重建方法

摘要

弱磁信号的测量对仪器的灵敏度要求很高，而其重建对计算方法的要求也较高。本发明涉及一种基于脉冲泵浦式原子磁力计的弱磁场重建方法，由于磁力仪产生的原始信号是指数衰减的正弦信号，本发明的方法是运用一种基于奇异值分解的反向预测法和零极点分析再求出频率值后重建心磁图。通过作图对比显示出该算法的优越性。新算法解决了之前的采样点数大以及误差较大的问题，缩短了采样数据长度，减少了时间分辨率，并准确地求出频率值，能快速地重建出准确的极弱的心磁信号。

主权项

1.一种基于脉冲泵浦式原子磁力计的弱磁场重建方法，包括如下步骤：步骤1，提取长度为N的数据。数据符合复指数衰减的正弦函数模型：其中sk＝‑λk+j2πfk是复数，λk是衰减因子，fk是频率。序列w(n)是方差为2σ2的高斯白噪声，SNR＝10log(1/2σ2)。步骤2，利用反向的复共轭数据建立以下线性预测方程：Ab＝h              (2)其中“*”表示复共轭。令误差滤波多项式系数向量b'＝(1,bT)T，则误差滤波多项式为B(z)＝1+b(1)z‑1+b(2)z‑2+…+b(L)z‑L，其中T表示矩阵的转置。再利用截断奇异值分解(Truncated SVD)方法求B(z)的系数b：其中σk是A的奇异值，uk，vk分别是AA+和A+A的特征值，“+”表示矩阵的复共轭转置，M既是信号数又是截断点。步骤3，作出误差滤波多项式B(z)的零极点分布图并分析。若M≤L≤N‑M，B(z)在处有M个零点，且这M个零点在单位圆外，其余的L‑M个零点在单位圆内。因此只需利用单位圆外的点即可求出衰减因子λ_k和频率f_k的值。步骤4，用求出的参数值作出函数曲线图，并与原来的采样数据点进行对比，分析该算法的准确度。步骤5，对之后的数据重复上述步骤1至3，用得到的多个频率值重建出弱磁信号图。步骤6，在采样数据长度不同时，分别用KT算法和之前的过零点均值法、快速傅里叶变换搜索算法重建出弱磁信号图并观察信号变化，从而对比出三种算法的优劣性。