CN106772629A - 一种基于Gold编码的多发多收电磁探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，属于地球物理勘探技术领域。目的是提供一种能够实现多条测线的同步探测，实现提高电磁探测的工作效率的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，方法具体包括：步骤一生成Gold码；步骤二将Gold码分配给各条测线作为激励源；步骤三大地脉冲响应的辨识。本发明通过在不同测线使用独立的Gold编码作为激励源，利用Gold码优良的互相关特性与较佳的正交性，降低不同测线之间信号源的相互影响，利用Gold码尖锐的自相关特性，实现大地脉冲响应的辨识。本发明所述系统能够实现多条测线的同步勘察，大大提高了电磁探测的工作效率。

Description

一种基于Gold编码的多发多收电磁探测方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，属于地球物理勘探技术领域。

背景技术

在地球物理勘探领域中，传统的电磁探测常采用双极性方波作为激励源，波形简单、频谱单一、易受干扰，若采用多测线同步勘察时不同激励源的波场信号会在接收区混叠，而在后期处理中无法辨别不同激励源对应的响应信号，因此在进行矿区勘察时往往以单发多收的方式以测线为单位进行探测，工时长、效率低。

随着编码电流探测的兴起，以m序列作为激励源的电磁探测系统逐渐成为了研究热点，并已得到初步应用。虽然m序列具备尖锐的自相关特性，能够提高大地脉冲响应曲线的辨识精度，但不同编码的m序列互相关函数波动较大，即若使用不同编码的m序列进行多发多收探测，会导致与发射方波情况下相同的问题。

发明内容

因此，为解决上述问题，本发明提供一种能够实现多条测线的同步探测，实现提高电磁探测的工作效率的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，

本发明的方法具体包括：

步骤一生成Gold码；

步骤二将Gold码分配给各条测线作为激励源；

步骤三大地脉冲响应的辨识。

进一步的，根据需求以及工区情况确定测线数与测线位置，由于高阶Gold码具备更低的互相关特性，构造第一m序列发生器，通过更改本原多项式以匹配公式构造第二m序列发生器，在同一时钟脉冲的控制下，产生的两个m序列通过模二加法后得到Gold码，通过配置第二m序列发生器的不同初始状态，得到不同的Gold序列。

其中，所述匹配公式为：

6.进一步的，所述步骤二具体为：

使用Gold码对发射电流进行编码，产生双极性发射波形，若发射电流为I，则编码映射关系为：1→I、0→-I；在进行发射时，以周期为单位进行数轮发射，每条测线的收发相互独立，互不干扰。

2.进一步的，所述步骤三具体为：

将大地等效为LTI系统，其脉冲响应为g₁(t)，经Gold码编码的发射信号为i₁(t)，接收信号r(t)表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)，若考虑其它测线发射源的影响，r(t)表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)+i₂(t)*g₂(t)+…+i_n(t)*g_n(t)，

其中i₂(t)…i_n(t)为其它测线的Gold码激励源信号，g₁(t)…g_n(t)为其它测线到本测线间的大地脉冲响应，等号两边对i ₁(t)求相关，可写作：

R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，

R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，简写为a(t)＝g(t)*b(t)，对该式进行频域转换，可得：A(w)＝G(w)·B(w)，时间域中的卷积变为频域乘积，解得G(w)：

对上式变换到时间域即可解得g(t)，即完成大地脉冲响应的辨识。

本发明的有益效果在于：本发明的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，通过在不同测线使用独立的Gold编码作为激励源，利用Gold码优良的互相关特性与较佳的正交性，降低不同测线之间信号源的相互影响，利用Gold码尖锐的自相关特性，实现大地脉冲响应的辨识。本发明所述系统能够实现多条测线的同步勘察，大大提高了电磁探测的工作效率。

附图说明

图1为本发明基于Gold编码的多发多收电磁探测的收发布置图。

图2为本发明Gold码产生示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

本发明的技术方案的基本原理为：Gold码有着较低的互相关值的同时兼具类似于m序列的尖锐自相关特性。能够在降低不同发射源相互影响的同时，实现大地脉冲响应曲线的辨识，能够实现多发多收的多测线同步勘察，提高了电测探测的工作效率。

多发多收电磁探测系统的收发布置如图1所示。

Gold码原理为：Gold码是两个m序列的模二和，作为产生Gold码的两个m序列，它们的互相关是有界的，需要满足以下关系：其中n为m序列的阶数：

因此，Gold序列并非m序列，它只是m序列的组合码；但它保留了m序列的优良特性，其零延迟相关值R(0)远大于延迟相关值R(k)(k不等于0)，即具有尖锐的自相关特性；同时其互相关函数相较于m序列而言要小得多，其最大的互相关值不会超过同阶数m序列间的最大互相关值；另外Gold码具有远多于同阶m序列的独立码组。

由于Gold的低互相关特性，不同的Gold激励源在接收区带来的混叠影响在后期的数据处理中可通过相关辨识进行压制，因此可实现在一块测区进行多测线同步探测。首先根据需求以及工区情况确定测线数与测线位置，由于高阶Gold码具备更低的互相关特性，因此若为提高工作效率而选择较低的测线间隔时，应选择不同的高阶Gold码作为各测线激励源。

基于Gold编码的多发多收电磁探测方法的具体实施步骤为：

首先构造第一m序列发生器，通过更改本原多项式以匹配公式1构造第二m序列发生器，在同一时钟脉冲的控制下，产生的两个m序列通过模二加后得到Gold码，通过配置第二m序列发生器的不同初始状态，可以得到不同的Gold序列，如图2所示。

产生不同的Gold码后，即可分配给各条测线作为激励源，具体为使用Gold码对发射电流进行编码，产生双极性发射波形，若发射电流为I，则编码映射关系为：1→I、0→-I；在进行发射时，为获取完备的收发数据，往往以周期为单位进行数轮发射，而不同Gold序列经过循环移位后，其互相关特性不变，因此每条测线无需统一的发射授时，即每条测线的收发相互独立，互不干扰。

各条测线的大地脉冲响应相关辨识算法具体为：将大地等效为LTI(线性时不变)系统，其脉冲响应为g₁(t)，本测线经Gold码编码的发射信号为i₁(t)，若不考虑噪声，且仅考虑本测线发射源，则接收信号r(t)可表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)，若考虑其它测线发射源的影响，r(t)可表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)+i₂(t)*g₂(t)+…+i_n(t)*g_n(t).

上式中i₂(t)…i_n(t)为其它测线的Gold码激励源信号，g₁(t)…g_n(t)为其它测线到本测线间的大地脉冲响应，等号两边对i₁(t)求相关，可写作：

R(r,i₁)＝g₁(t)*R(i₁,i₁)+g₂(t)*R(i₁,i₂)+…+g_n(t)*R(i₁,i_n)

由于不同测线使用的Gold码激励源之间具备较低的互相关值，即R(i₁,i₂)…R(i₁,i_n)均近似为零，因此上式可写作R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，即，在其它测线均有激励源的情况下，本测线的数据处理不受其它测线激励源的影响。

考虑R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，简写为a(t)＝g(t)*b(t)，对该式进行频域转换，可得：A(w)＝G(w)·B(w)，时间域中的卷积变为频域乘积，因此可解得G(w)：

对上式变换到时间域即可解得g(t)，即完成大地脉冲响应的辨识。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一生成Gold码；

步骤二将Gold码分配给各条测线作为激励源；

步骤三大地脉冲响应的辨识。

2.如权利要求1所述的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

根据需求以及工区情况确定测线数与测线位置，由于高阶Gold码具备更低的互相关特性，构造第一m序列发生器，通过更改本原多项式以匹配公式构造第二m序列发生器，在同一时钟脉冲的控制下，产生的两个m序列通过模二加法后得到Gold码，通过配置第二m序列发生器的不同初始状态，得到不同的Gold序列。

3.如权利要求2所述的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，其特征在于，所述匹配公式为：

4.如权利要求1所述的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，其特征在于，所述步骤二具体为：

使用Gold码对发射电流进行编码，产生双极性发射波形，若发射电流为I，则编码映射关系为：1→I、0→-I；在进行发射时，以周期为单位进行数轮发射，每条测线的收发相互独立，互不干扰。

5.如权利要求1所述的基于Gold编码的多发多收电磁探测方法，其特征在于，所述步骤三具体为：

将大地等效为LTI系统，其脉冲响应为g₁(t)，经Gold码编码的发射信号为i₁(t)，接收信号r(t)表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)，若考虑其它测线发射源的影响，r(t)表示为：r(t)＝i₁(t)*g₁(t)+i₂(t)*g₂(t)+…+i_n(t)*g_n(t)，

其中i₂(t)…i_n(t)为其它测线的Gold码激励源信号，g₁(t)…g_n(t)为其它测线到本测线间的大地脉冲响应，等号两边对i₁(t)求相关，可写作：

R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，

R(r,i₁)≈g₁(t)*R(i₁,i₁)，简写为a(t)＝g(t)*b(t)，对该式进行频域转换，可得：A(w)＝G(w)·B(w)，时间域中的卷积变为频域乘积，解得G(w)：

$G\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{A\left(\mathrm{\ω}\right)}{B\left(\mathrm{\ω}\right)}$

对上式变换到时间域即可解得g(t)，即完成大地脉冲响应的辨识。