CN112698412A - 基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法 - Google Patents

基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法 Download PDF

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CN112698412A CN202011354818.5A CN202011354818A CN112698412A CN 112698412 A CN112698412 A CN 112698412A CN 202011354818 A CN202011354818 A CN 202011354818A CN 112698412 A CN112698412 A CN 112698412A
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Abstract

本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该方法包括：将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域；调整第一和第二磁测量传感器之间的距离；分别对第一和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中轴频磁场信号信噪比低、难以识别的技术问题。

Description

基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法
技术领域
本发明涉及水下目标磁场监测技术领域，尤其涉及一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法。
背景技术
目前，水下目标一般具备声、磁、光以及电等特征，其中磁纹特征是探测以及识别目标的重要手段之一，磁纹特征又可以细分为静磁场和轴频磁场。由于轴频磁场蕴含着水下运动目标的丰富信息，所以轴频信号不仅可用于目标探测，后续还可用于目标的跟踪和识别，因此轴频磁场探测已经成为近年来国内外研究的热点。但是由于海洋磁场环境干扰等因素，造成轴频磁场信号易淹没在背景环境中，如何提高轴频磁场的信噪比是目前亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，能够解决现有技术中轴频磁场信号信噪比低、难以识别的技术问题。
本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，轴频磁异常信号处理方法包括：将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标；调整第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离以使第一磁测量传感器和第二磁测量传感器不会同时获得目标信息，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的一个作为监测目标浮标，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的另一个作为基站浮标；分别对第一磁测量传感器和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。
进一步地，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离为2.1R至2.5R，其中，R为任一磁测量传感器的监测半径。
进一步地，第一磁测量传感器为监测目标浮标，第二磁测量传感器为基站浮标，滑窗处理后的第一磁测量传感器的信号和第二磁测量传感器的信号可根据
Figure BDA0002802320880000021
来获取，其中，
Figure BDA0002802320880000022
为第i个窗里的监测信号，
Figure BDA0002802320880000023
为第i个窗里的基站信号，m的取值为[1,L0]区间内的整数，L0为滑窗长度，i的取值为[1:(L-L0)/r]区间内的整数，r为滑窗重合率，L为信号的采样点数。
进一步地，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析具体包括：将第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000024
信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000025
信号作为自适应滤波的期望信号；选择FIR滤波器作为自适应滤波器，循环调整FIR滤波器的N个系数以使
Figure BDA0002802320880000026
信号的滤波器输出yi(m)与期望信号
Figure BDA0002802320880000027
之间的误差ei(m)不断减小；将输入信号
Figure BDA0002802320880000028
与输出信号yi(m)相减以获取抑制了环境干扰的
Figure BDA0002802320880000029
信号；对各个窗内的
Figure BDA00028023208800000210
信号进行功率谱计算以完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析。
进一步地，FIR滤波器采用最小均方误差准则循环调整FIR滤波器的N个系数以使
Figure BDA00028023208800000211
信号的滤波器输出yi(m)与期望信号
Figure BDA00028023208800000212
之间的误差ei(m)不断减小。
进一步地，所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据
Figure BDA0002802320880000031
来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。
进一步地，将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图具体包括：取任意频率fj在整个时间段的功率谱，假设P(k,j)为矩阵P第j列中的第k点的幅值，nkj为矩阵P第j列中的第k点的噪声估值，P矩阵第j列的前k个点作为用于估计nkj的序列Ωkj；对序列Ωkj中的元素进行升序排列，形成新的序列Ωkj'，确定新的序列Ωkj'中元素的中值Ym；令序列中的元素Yk满足
Figure BDA0002802320880000032
其中，a为根据功率谱信号与噪声关系设定的阈值；假设有C个元素满足Yk≤aYm，第k点的噪声估值nkj可根据
Figure BDA0002802320880000033
来获取；利用噪声估值nkj重新组成的功率谱绘制关于频率和时间的时频图。
应用本发明的技术方案，提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该方法通过基站磁场信息对监测磁场信号进行自适应滤波，并利用背景均衡对滤波后的监测信号进行时间尺度的随机干扰的平滑，从而达到增强轴频信号强度、降低背景随机干扰的目的，为轴频磁异常信号探测在海洋中工程应用提供了技术支持。因此，本发明所提供的轴频磁异常信号处理方法与现有技术相比，其以水下目标磁场监测领域为应用背景，有效地提高了轴频磁场信号的信噪比，从而提高了磁浮标的水下目标检测能力，减小了目标丢失风险。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法的流程框图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的利用基站信号的自适应滤波流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该轴频磁异常信号处理方法包括：将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标；调整第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离以使第一磁测量传感器和第二磁测量传感器不会同时获得目标信息，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的一个作为监测目标浮标，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的另一个作为基站浮标；分别对第一磁测量传感器和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。
应用此种配置方式，提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该方法通过基站磁场信息对监测磁场信号进行自适应滤波，并利用背景均衡对滤波后的监测信号进行时间尺度的随机干扰的平滑，从而达到增强轴频信号强度、降低背景随机干扰的目的，为轴频磁异常信号探测在海洋中工程应用提供了技术支持。因此，本发明所提供的轴频磁异常信号处理方法与现有技术相比，其以水下目标磁场监测领域为应用背景，有效地提高了轴频磁场信号的信噪比，从而提高了磁浮标的水下目标检测能力，减小了目标丢失风险。
在本发明中，为了实现对轴频磁异常信号的处理，首先需要将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标。然后调整第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离以使第一磁测量传感器和第二磁测量传感器不会同时获得目标信息，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的一个作为监测目标浮标，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的另一个作为基站浮标。
具体地，在本发明中，假设浮标装备的磁测量传感器的监测半径为R，则监测浮标与作为基站的浮标布放距离应在2.1R至2.5R范围内，既可以保证两个浮标不会同时获得目标信息，还可以令两个浮标的背景干扰近似一致。将其中一个浮标用来作为监测海洋中的目标，另一个浮标作为基站，这两个浮标的功能可以进行互换。
在完成了监测目标浮标和基站浮标的布设之后，需要分别对第一磁测量传感器和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理。
作为本发明的一个具体实施例，第一磁测量传感器为监测目标浮标，第二磁测量传感器为基站浮标，假设监测目标浮标获取的磁场信号为s1(n)，基站浮标获取的磁场信号为s2(n)，其中n的范围为[1:L]，L为信号的采样点数。令滑窗长度为L0，滑窗重合率为r(0＜r＜1)，将两个浮标的磁场信号进行滑窗处理，则滑窗处理后的第一磁测量传感器的信号和第二磁测量传感器的信号可根据
Figure BDA0002802320880000071
来获取，其中，
Figure BDA0002802320880000072
为第i个窗里的监测信号，
Figure BDA0002802320880000073
为第i个窗里的基站信号，m的取值为[1,L0]区间内的整数，L0为滑窗长度，i的取值为[1:(L-L0)/r]区间内的整数。
进一步地，在对第一磁测量传感器和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理之后，可将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析，即利用同一时间段内的信号进行不同频率尺度的背景抑制。
在本发明中，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析具体包括：将第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000074
信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000075
信号作为自适应滤波的期望信号；选择FIR滤波器作为自适应滤波器，循环调整FIR滤波器的N个系数以使
Figure BDA0002802320880000076
信号的滤波器输出yi(m)与期望信号
Figure BDA0002802320880000077
之间的误差ei(m)不断减小；将输入信号
Figure BDA0002802320880000078
与输出信号yi(m)相减以获取抑制了环境干扰的
Figure BDA0002802320880000079
信号；对各个窗内的
Figure BDA00028023208800000710
信号进行功率谱计算以完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析。
作为本发明的一个具体实施例，将第i个窗内的
Figure BDA00028023208800000711
信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的
Figure BDA00028023208800000712
信号作为自适应滤波的期望信号，本方法中运用的自适应滤波器流程图如图2所示。图2中的自适应滤波器一般可以选择FIR滤波器(系数为N，初始值为0)，算法的目的是循环调整滤波器的N个系数，使
Figure BDA0002802320880000081
输入滤波器后，其输出yi(m)与期望信号
Figure BDA0002802320880000082
之间误差ei(m)不断减小，使下一时刻的输出yi(m+1)能够更加接近期望信号。算法所采用的最优准则为最小均方误差准则。得出自适应滤波后的输出yi(m)后，将输入信号与输出信号相减
Figure BDA0002802320880000083
得到了利用基站信号抑制了输入信号海洋环境干扰的
Figure BDA0002802320880000084
对每个窗内的
Figure BDA0002802320880000085
进行welch功率谱计算得到Pi(f)，f为频率。所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据
Figure BDA0002802320880000086
来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。
进一步地，在完成了各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析之后，最后可将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成频磁异常信号的处理。
具体地，在本发明中，将上一步骤获得的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法降低磁场环境引起的随机干扰，即对同一频率点的不同时刻数据进行背景噪声起伏抑制，最后绘制时频图以完成对轴频磁异常信号的处理。根据绘制的时频图可判断是否有目标信号存在。
所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据
Figure BDA0002802320880000087
来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。
取任意频率fj在整个时间段的功率谱，即矩阵P的第j列。假设P(k,j)为矩阵P第j列中的第k点的幅值，nkj为矩阵P第j列中的第k点的噪声估值，P矩阵第j列的前k个点作为用于估计nkj的序列Ωkj；对序列Ωkj中的元素进行升序排列，形成新的序列Ωkj'，确定新的序列Ωkj'中元素的中值Ym(即升序排列后的中间值)；令序列中的元素Yk满足
Figure BDA0002802320880000091
其中，a为根据功率谱信号与噪声关系设定的阈值；假设有C个元素满足Yk≤aYm，则利用该C个点计算噪声估值nkj，可起到降低背景噪声作用。第k点的噪声估值nkj可根据
Figure BDA0002802320880000092
来获取。最后利用计算得到的噪声估值nkj重新组成的功率谱绘制关于频率和时间的时频图。
通过上述方法在时域和频域对监测信号进行了两次背景噪声的抑制，可以有效的提高时频图内的有效信号的信噪比，从而分辨出是否有目标的轴频信号出现。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明所提供的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法进行详细说明。
步骤一，将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标。然后调整第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离以使第一磁测量传感器能够获得目标信息，第二磁测量传感器不会获得目标信息，将第一磁测量传感器作为监测目标浮标，将第二磁测量传感器作为基站浮标。假设浮标装备的磁测量传感器的监测半径为R，则监测浮标与作为基站的浮标布放距离应在2.1R至2.5R范围内，既可以保证两个浮标不会同时获得目标信息，还可以令两个浮标的背景干扰近似一致。
步骤二，假设监测目标浮标获取的磁场信号为s1(n)，基站浮标获取的磁场信号为s2(n)，其中n的范围为[1:L]，L为信号的采样点数。令滑窗长度为L0，滑窗重合率为r(0＜r＜1)，将两个浮标的磁场信号进行滑窗处理，则滑窗处理后的第一磁测量传感器的信号和第二磁测量传感器的信号可根据
Figure BDA0002802320880000101
来获取，其中，
Figure BDA0002802320880000102
为第i个窗里的监测信号，
Figure BDA0002802320880000103
为第i个窗里的基站信号，m的取值为[1,L0]区间内的整数，L0为滑窗长度，i的取值为[1:(L-L0)/r]区间内的整数。
步骤三，将第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000104
信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的
Figure BDA0002802320880000105
信号作为自适应滤波的期望信号，本方法中运用的自适应滤波器流程图如图2所示。图2中的自适应滤波器一般可以选择FIR滤波器(系数为N，初始值为0)，算法的目的是循环调整滤波器的N个系数，使
Figure BDA0002802320880000106
输入滤波器后，其输出yi(m)与期望信号
Figure BDA0002802320880000107
之间误差ei(m)不断减小，使下一时刻的输出yi(m+1)能够更加接近期望信号。算法所采用的最优准则为最小均方误差准则。得出自适应滤波后的输出yi(m)后，将输入信号与输出信号相减
Figure BDA0002802320880000108
得到了利用基站信号抑制了输入信号海洋环境干扰的
Figure BDA0002802320880000109
对每个窗内的
Figure BDA00028023208800001010
进行welch功率谱计算得到Pi(f)，f为频率。所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据
Figure BDA00028023208800001011
来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。
步骤四，将上一步骤获得的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法降低磁场环境引起的随机干扰，即对同一频率点的不同时刻数据进行背景噪声起伏抑制，最后绘制时频图以完成对轴频磁异常信号的处理。根据绘制的时频图可判断是否有目标信号存在。具体地，取任意频率fj在整个时间段的功率谱，即矩阵P的第j列。假设P(k,j)为矩阵P第j列中的第k点的幅值，nkj为第k点的噪声估值，P矩阵第j列的前k个点作为用于估计nkj的序列Ωkj；对序列Ωkj中的元素进行升序排列，形成新的序列Ωkj'，确定Ωkj'中元素的中值Ym；令序列中的元素Yk满足
Figure BDA0002802320880000111
其中，a为根据功率谱信号与噪声关系设定的阈值；假设有C个元素满足Yk≤aYm，则利用该C个点计算噪声估值nkj，可起到降低背景噪声作用。第k点的噪声估值nkj可根据
Figure BDA0002802320880000112
来获取。最后利用计算得到的噪声估值nkj重新组成的功率谱绘制关于频率和时间的时频图。
通过上述方法在时域和频域对监测信号进行了两次背景噪声的抑制，可以有效的提高时频图内的有效信号的信噪比，从而分辨出是否有目标的轴频信号出现。
综上所述，本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该方法首先通过基站磁场信息对监测信号进行自适应滤波，对目标轴频信号进行线谱增强，然后利用背景均衡对滤波后的监测信号进行背景随机干扰的平滑，最后给出监测信号的时频分析图，以判断是否有目标出现。因此，本发明所提供的轴频磁异常信号处理方法与现有技术相比，其有效地抑制了环境随机起伏干扰，增强了线谱信号的信噪比，增大了磁浮标的监测范围并减小目标丢失的风险，为海洋目标磁场监测提供了技术支持。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，所述轴频磁异常信号处理方法包括：
将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标；
调整所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器之间的距离以使所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器不会同时获得目标信息，将所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器中的一个作为监测目标浮标，将所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器中的另一个作为基站浮标；
分别对所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；
将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；
将所述监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。
2.根据权利要求1所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，所述第一磁测量传感器和所述第二磁测量传感器之间的距离为2.1R至2.5R，其中，R为所述任一磁测量传感器的监测半径。
3.根据权利要求1所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，所述第一磁测量传感器为监测目标浮标，所述第二磁测量传感器为基站浮标，滑窗处理后的所述第一磁测量传感器的信号和所述第二磁测量传感器的信号可根据
Figure FDA0002802320870000021
来获取，其中，
Figure FDA0002802320870000022
为第i个窗里的监测信号，
Figure FDA0002802320870000023
为第i个窗里的基站信号，m的取值为[1,L0]区间内的整数，L0为滑窗长度，i的取值为[1:(L-L0)/r]区间内的整数，r为滑窗重合率，L为信号的采样点数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析具体包括：
将第i个窗内的
Figure FDA0002802320870000024
信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的
Figure FDA0002802320870000025
信号作为自适应滤波的期望信号；
选择FIR滤波器作为自适应滤波器，循环调整FIR滤波器的N个系数以使
Figure FDA0002802320870000026
信号的滤波器输出yi(m)与期望信号
Figure FDA0002802320870000027
之间的误差ei(m)不断减小；
将输入信号
Figure FDA0002802320870000028
与输出信号yi(m)相减以获取抑制了环境干扰的
Figure FDA0002802320870000029
信号；
对各个窗内的
Figure FDA00028023208700000210
信号进行功率谱计算以完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析。
5.根据权利要求4所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，所述FIR滤波器采用最小均方误差准则循环调整FIR滤波器的N个系数以使
Figure FDA00028023208700000211
信号的滤波器输出yi(m)与期望信号
Figure FDA00028023208700000212
之间的误差ei(m)不断减小。
6.根据权利要求4所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据
Figure FDA0002802320870000031
来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。
7.根据权利要求6所述的基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，其特征在于，将所述监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图具体包括：
取任意频率fj在整个时间段的功率谱，假设P(k,j)为矩阵P第j列中的第k点的幅值，nkj为矩阵P第j列中的第k点的噪声估值，P矩阵第j列的前k个点作为用于估计nkj的序列Ωkj；
对序列Ωkj中的元素进行升序排列，形成新的序列Ωkj'，确定新的序列Ωkj'中元素的中值Ym；
令序列中的元素Yk满足
Figure FDA0002802320870000032
其中，a为根据功率谱信号与噪声关系设定的阈值；
假设有C个元素满足Yk≤aYm，第k点的噪声估值nkj可根据
Figure FDA0002802320870000033
来获取；
利用噪声估值nkj重新组成的功率谱绘制关于频率和时间的时频图。
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