DE112015005234T5

DE112015005234T5 - Erkennen und bildliches Darstellen von unterirdischen Objekten mit starkem Kontrast der Impedanz

Info

Publication number: DE112015005234T5
Application number: DE112015005234.8T
Authority: DE
Inventors: Eldad Haber; Lior Horesh
Original assignee: University of British Columbia; International Business Machines Corp
Current assignee: University of British Columbia; International Business Machines Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: GB2548761A; CN107407738B; US20160178781A1; US10436928B2; DE112015005234B4; CN107407738A; GB2548761B; GB201710295D0; WO2016100753A1

Abstract

Ein System zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung enthält einen ersten Rekorder einer vertikalen elektromagnetischen Komponente mit einem ersten Paar von Komponenten der Polarisationsrichtung eines elektromagnetischen Felds in einem interessierenden Bereich, einen zweiten Rekorder einer orthogonalen elektromagnetischen Komponente mit einem zweiten Paar von Komponenten der Polarisationsrichtung des elektromagnetischen Felds in dem interessierenden Bereich, wenigstens einen Prozessor, der zum Ableiten eines Paars von Übertragungsfunktionen eingerichtet ist, die sich auf die vertikale elektromagnetische Komponente und die orthogonale elektromagnetische Komponente des elektromagnetischen Felds für jede der Komponenten der Polarisationsrichtung beziehen, wenigstens einen Prozessor, der zum Festlegen einer Simulation des Paars von Übertragungsfunktionen für eine vorgegebene Impedanzverteilung eingerichtet ist, und wenigstens einen Prozessor, der zum Herleiten einer Karte der unterirdischen Impedanz unter Verwendung des Paars von Übertragungsfunktionen der aufgezeichneten Daten und der Simulation des Paars von Übertragungsfunktionen eingerichtet ist.

Description

QUERBEZUG AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/094 573, eingereicht am 19. Dezember 2014, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/243 588, eingereicht am 19. Oktober 2015, und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14971218, eingereicht am 16. Dezember 2015, deren vollständige Offenbarungen hier faktisch durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit ausdrücklich eingeschlossen sind.
HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Erkennen von unterirdischen Objekten und/oder Strukturen und insbesondere auf Erkennen und bildliches Darstellen von tiefen Strukturen mit starkem Kontrast der elektrischen Impedanz verglichen mit ihren unterirdischen Umgebungen.
Heutige Verfahren zum Erkennen von Objekten mit starkem Kontrast der Impedanz und insbesondere von Hohlräumen und Tunneln beruhen auf Bodenradar (Georadar, GPR), bei dem aktive elektromagnetische Quellen genutzt werden. Kontrollierte, aktive Quellen sind lokal und klingen rasch ab. Daher hat GPR eine begrenzte Eindringtiefe. Bei anderen Verfahren kommen statistische Probebohrungen zum Einsatz, die kostenintensiv und in Bezug auf die räumliche Auflösung begrenzt sein können, sowie seismische Lichtwellenleiter, die vorhandene unterirdische Strukturen nicht erkennen können und auf Hintergrundrauschen stark empfindlich sind.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein System zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung einen ersten Rekorder einer vertikalen elektromagnetischen Komponente eines elektromagnetischen Felds in einem interessierenden Bereich, wobei die vertikale elektromagnetische Komponente ein erstes Paar von Polarisationsrichtungskomponenten beinhaltet, einen zweiten Rekorder einer orthogonalen elektromagnetischen Komponente des elektromagnetischen Felds in dem interessierenden Bereich, wobei die orthogonale elektromagnetische Komponente zweite Polarisationsrichtungskomponenten beinhaltet, wenigstens einen Prozessor, der zum Ableiten von wenigstens zwei Übertragungsfunktionen eingerichtet ist, die sich auf die vertikale elektromagnetische Komponente und die orthogonale elektromagnetische Komponente des elektromagnetischen Felds für jede der Polarisationsrichtungskomponenten bezieht, wenigstens einen Prozessor, der zum Ermitteln einer Simulation der wenigstens zwei Übertragungsfunktionen für eine gegebene Impedanzverteilung eingerichtet ist, und wenigstens einen Prozessor, der zum Ableiten einer Darstellung der unterirdischen Impedanz unter Verwendung der wenigstens zwei Übertragungsfunktionen der aufgezeichneten Daten und der Simulation der wenigstens zwei Übertragungsfunktionen eingerichtet ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung Sammeln von Daten, die eine orthogonale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben, Sammeln von Daten, die eine vertikale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben, Ableiten eines Paars von tatsächlichen Übertragungsfunktionen unter Verwendung der Daten, die die orthogonale Komponente angeben, und der Daten, die die vertikale Komponente des elektromagnetischen Felds angeben, Ableiten eines Paars von simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung einer Simulation eines Hintergrund-Primärfelds, Ausführen einer Inversion zum Aktualisieren von Modellparametern, die eine Diskrepanz zwischen dem Paar von tatsächlichen Übertragungsfunktionen und dem Paar von simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung von a-priori-Informationen verringern, und Simulieren eines Sekundärfelds für eine Gruppe von Modellparametern unter Verwendung der Inversion und des Paars von simulierten Übertragungsfunktionen, um eine Darstellung der unterirdischen Impedanz aufzulösen, die das Objekt enthält.
Der hier verwendete Ausdruck „ermöglichen” (facilitating) einer Aktion beinhaltet Ausführen der Aktion, die Aktion erleichtern, beim Ausführen der Aktion helfen oder bewirken, dass sie ausgeführt wird. Daher könnten Befehle, die in einem Prozessor ausgeführt werden, beispielhaft und nicht einschränkend eine Aktion ermöglichen, die durch Befehle ausgeführt wird, die in einem fernen Prozessor ausgeführt werden, indem geeignete Daten und Befehle gesendet werden, um das Ausführen der Aktion zu bewirken oder zu unterstützen. Um jeglichen Zweifel auszuschließen, wenn ein Akteur eine Aktion auf andere Weise ermöglicht als durch Ausführen der Aktion, wird die Aktion trotzdem durch eine bestimmte Entität oder Kombinationen von Entitäten ausgeführt.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung oder deren Elemente können in Form eines Computerprogrammprodukts umgesetzt werden, das ein computerlesbares Speichermedium mit durch einen Computer nutzbarem Programmcode zum Ausführen der angegebenen Verfahrensschritte enthält. Des Weiteren können eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung oder deren Elemente in Form eines Systems (oder einer Vorrichtung) umgesetzt werden, das einen Speicher und wenigstens einen Prozessor enthält, der mit dem Speicher verbunden und in der Lage ist, beispielhafte Verfahrensschritte auszuführen. Des Weiteren können bei einem weiteren Aspekt eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung oder deren Elemente in Form von Mitteln zum Ausführen eines oder mehrerer der hier beschriebenen Verfahrensschritte umgesetzt werden; zu den Mitteln können gehören (i) ein oder mehrere Hardware-Module, (ii) ein oder mehrere Software-Module, die in einem computerlesbaren Speichermedium (oder in mehreren dieser Medien) gespeichert sind und in einem Hardware-Prozessor umgesetzt werden, oder (iii) eine Kombination von (i) und (ii); wobei jedes von (I) bis (iii) die spezifischen Techniken umsetzt, die hier dargestellt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben:
1 zeigt eine luftfahrzeuggestützte Plattform zur Datenerfassung von orthogonalen Komponenten eines elektromagnetischen Felds gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 2A bis B zeigt Plattformen zur Datenerfassung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine luftfahrzeuggestützte Plattform zur Datenerfassung einer vertikalen Komponente gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Ablaufplan eines Datenverarbeitungsverfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Ablaufplan einer Inversion gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Darstellung eines Computersystems, das zum Erkennen einer unterirdischen Struktur eingerichtet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt beispielhafte Kanalaufzeichnungen für vorhergesagte Differenzdaten aus Referenz-Simulationen (ohne Objekt) und für ein Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt beispielhafte Kanalaufzeichnungen für vorhergesagte Daten aus Referenz-Simulationen (ohne Objekt) und für ein Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt beispielhafte Differenzdaten von Referenzsimulationen (ohne Objekt) und von einem Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt einen Graphen der Konvergenz des Inversionsverfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt eine Abbildung eines wiederhergestellten Modells (Divergenzabbildung) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt einen Graphen eines echten Modells eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 13 bis 14 zeigen eine vertikale Komponente eines Magnetfelds und eines Differenz-Magnetfelds für eine erste Polarisation gemäß den Kanalaufzeichnungen von 7; und
die 15 bis 16 zeigen eine vertikale Komponente eines Magnetfelds und eines Differenz-Magnetfelds für eine zweite Polarisation gemäß den Kanalaufzeichnungen von 8.
GENAUE BESCHREIBUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Objekte mit starker Kontrast der elektrischen Impedanz in einer unterirdischen Umgebung erkannt und/oder bildlich dargestellt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet ein System eine Antwort von nicht kontrollierten elektromagnetischen (EM) Quellen aus dem Untergrund auf. Die nicht kontrollierten EM-Quellen entstehen üblicherweise in einer bestimmten Entfernung und breiten sich daher in ebenen Wellen aus, wobei sie die obere Eindringtiefe umfassen. Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt die Wechselwirkung dieser EM-Quellen mit dem Erdboden eine EM-Feldantwort, die durch eine Messeinrichtung, die an einer luftfahrzeuggestützten Plattform (vertikale Komponente) getragen wird, passiv und polarisationsweise aufgezeichnet wird. Die Datenerfassung, die durch die Messeinheit ausgeführt wird, kann unter Verwendung einer Spule, die einen Durchmesser von etwa 1 Meter hat, ausgeführt werden. Zusätzlich zur luftfahrzeuggestützten Erfassung werden Polarisationen der orthogonalen Feldkomponenten entweder von einem zusätzlichen luftfahrzeuggestützten System oder von einer Bodenstation gesammelt.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung misst eine luftfahrzeuggestützte Plattform sekundäre Magnetfelder als Funktion der Position und Frequenz infolge einer bestimmten primären magnetischen oder elektrischen Quelle. Nicht gesteuerte Quellen entstehen aus fernen Gewittern und anderen natürlichen elektromagnetischen (EM) Quellen in der Multisphere
Zu anderen beispielhaften nicht gesteuerten (oder passiven) Quellen gehört Sonnenwind, zu dem Erdströme gehören. Bei Sonnenwind handelt es sich um einen Strom von Plasma, der aus der oberen Atmosphäre der Sonne freigegeben wird. Der Sonnenwind ist für die Gesamtform der Magnetosphäre der Erde verantwortlich und schwankt in Bezug auf seine Geschwindigkeit, Dichte und Richtung. Ein tellurischer Strom (tellüs ist ”Erde” auf Lateran) oder Erdstrom ist ein elektrischer Strom, der sich unterirdisch oder durch das Meer bewegt. Tellurische Ströme haben eine niedrige Frequenz und bewegen sich über große Bereiche.
EM-Wellen können als transversale Wellen beschrieben werden, die durch eine Komponente des elektrischen Feldvektors E und eine Komponente eines orthogonalen Magnetfelds H in Richtungen gebildet werden, die senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung z sind. Der elektrische Feldvektor E und das Magnetfeld H sind außerdem zueinander senkrecht.
In 1 kann ein Fern-Referenzerfassungssystem in eine luftfahrzeuggestützte Plattform 100 zum Erhalten von EM-Daten integriert sein. In 2 enthält die luftfahrzeuggestützte Plattform 100 Sensoren des orthogonalen EM-Felds zum Erkennen der orthogonalen Komponenten 101 des Felds. Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Sammeln der orthogonalen Komponenten von einer bodengestützten Fernsensorposition unter Verwendung eines Sensors 200 ausgeführt. In 2B enthält ein luftfahrzeuggestütztes System 201 für vertikale Komponenten einen Sensor 100 (z. B. eine Spule) für vertikale Komponenten. Jedes der luftfahrzeuggestützten Systeme kann ein globales Positionssystem (GPS) und einen Speicher zum Aufzeichnen der Daten enthalten. In 3 fliegt die luftfahrzeuggestützte Plattform 201 auf einem Kurs 300 oder einer Datensammel-Flugbahn in einer interessierenden Domäne 301, wobei beide Polarisationen der vertikalen Komponente des Felds erfasst werden.
Elektromagnetische Felder können in mehr als einer Richtung oszillieren. Lineare und zirkulare (und allgemeiner elliptische) Polarisationsmuster sind Beispiele dieser Eigenschaft. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zum Lösen des Problems, dass die Quelle des elektromagnetischen Felds nicht bekannt ist (z. B. Eintreffen aus dem Sonnenwind, von fernen Gewittern, fernen vom Menschen gemachte Quellen) zwei Polarisationen (d. h. Komponenten der Polarisationsrichtung) jeder Feldrichtung (vertikal und horizontal) aufgezeichnet. Das kann als Polarisations-Zerlegung bezeichnet werden. Wenn man diese Informationen über die Polarisationen jeder Feldrichtung besitzt, können die vertikalen Feldkomponenten über eine oder mehrere Übertragungsfunktionen zugeordnet werden.
Ein Datenverarbeitungsverfahren gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. Bei wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren zum Erkennen eines unterirdischen Objekts 400 Sammeln von Daten der orthogonalen Komponenten 401, Sammeln von Daten einer vertikalen Komponente 402. Die gesammelten Daten werden zum Ableiten tatsächlicher Übertragungsfunktionen 403 verwendet. Simulierte Übertragungsfunktionen 404 werden unter Verwendung einer Simulation eines Primärfelds 405 abgeleitet. Ein Inversionsprozess 406 wird ausgeführt zum Aktualisieren von Modellparametern, um die Diskrepanz zwischen tatsächlichen und simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung der tatsächlichen Übertragungsfunktionen 403, der simulierten Übertragungsfunktionen 404 und a-priori-Informationen 407 zu vermindern. Eine Simulation eines Sekundärfelds für einen vorhandenen Satz von Modellparametern wird unter Verwendung der Inversion 406 und der simulierten Übertragungsfunktionen 404 ermittelt 408.
Es wäre prinzipiell zu erwarten, dass ein Erfassungssystem mit passiver Quelle im Vergleich mit einem Erfassungssystem, das eine aktive Quelle verwendet, hinter den Erwartungen zurückbleibt. Insbesondre beruht ein Erfassen mit passiver Quelle auf natürlichen Quellen wie beispielsweise Sonnenwind oder ferne Gewitter, die weder steuerbar noch bekannt sind. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein System, das eine luftfahrzeuggestützte Plattform, die vertikale Komponenten erfasst, und ein weiteres luftfahrzeuggestütztes System oder eine Bodenstation kombiniert, die orthogonale elektromagnetische Komponenten erfasst, eine Formulierung, bei der Intensität der unbekannten passiven Quellen ausgeblendet ist.
Alleiniges Sammeln von Daten ist nicht ausreichend, um bildliche Darstellungen zu erhalten. Das Bilderzeugungsproblem ist von Natur aus schlechtgestellt und erfordert deswegen spezielle Inversionstechniken zum Erreichen einer stabilen und eindeutigen Lösungswiederherstellung. Das fehlende Wissen in Bezug auf die EM-Quellen bereitet üblicherweise erhebliche Schwierigkeiten bei der Impedanz-Wiederherstellung zusätzlich zu den herkömmlichen Schwierigkeiten in Bezug auf EM-Inversionsprobleme bei aktiven Quellen.
Diese Schwierigkeiten können gelöst werden durch das Einbeziehen von Übertragungsgleichungen, die die Polarisationen und Komponenten der EM-Felds betreffen: H_z(r) = T_zx(r, r₀)H_x(r₀) + T_zy(r, r₀)H_y(r₀) (1)
Dabei ist r eine Position eines vertikalen Felds, und r₀ ist eine Position des orthogonalen Referenzfelds. Beide Positionen r und r₀ können sich zeitlich ändern. Zum Auflösen der Übertragungsfunktion wird die Kenntnis beider Polarisationen verwendet. Das Feld für jede Polarisation (1, 2) ist gegeben durch: H (1) / z(r) = T_zx(r, r₀)H (1) / x(r₀) + T_zy(r, r₀)H (1) / y(r₀) H (2) / z(r) = T_zx(r, r₀)H (2) / x(r₀) + T_zy(r, r₀)H (2) / y(r₀) (2)
Somit ist das Paar von Übertragungsfunktionen gegeben durch:
Bei diesen Einstellungen ist das inverse Problem umfangreich und erfordert, sich mit mehreren Quellen zu befassen. Beide Betrachtungsweisen erfordern das Einbeziehen von geeigneten Inversionsschemen.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließt das Wiederherstellen der Impedanzwerte aus den Daten Signalverarbeitung, Simulation (Vorwärtsproblem) und inverse Problemkomponenten ein. Bei der signalverarbeitenden Komponente wird das erfasste Signal vorverarbeitet, um die Unversehrtheit der erfassten Daten sicherzustellen. Bei der Simulationskomponente wird die EM-Feld-Interaktion mit Materie modelliert, um eine Vorhersage der erwarteten Daten für eine vorhandene Konfiguration von Modellparametern (Impedanzverteilung in der Domäne) und Grenzbedingungen zu ermöglichen. Die Physik des Vorwärtsproblems wird durch Maxwells Gleichungen in dem quasi-statischen Regime beherrscht.
Die Maxwell-Gleichungen in dem quasi-statischen Regime können geschrieben werden als: ∇ × E = –iwμH ∇ × H = σE n ^ × H = 0 (4) wobei ∇ × der Curl-Differenzialoperator ist, E ist das elektrische Feld, H ist das magnetische Feld, w ist eine Frequenz, σ ist die Leitfähigkeit, μ ist die magnetische Permeabilität, und n ^ ist eine normale Feldrichtung.
Das Modellierungsproblem kann über ein diskretes Gitter gelöst werden, wobei eine genaue Lösung das Einschließen von Modellen mit hoher Dimensionalität beinhaltet. Eine effiziente und genaue Modellierung kann unter Verwendung von numerischen Loser ausgeführt werden, die nachgewiesen adaptive Gitter und Diskretisierungs-Schemen mit hoher Ordnung effektiv handhaben. Ein Beispiel für eine Vorwärtslösung ist nachfolgend dargestellt.
Eine Potenzial-Formulierung (z. B. Vektor-Potenzial A, Skalar-Potenzial ϕ) wird folgendermaßen ausgedrückt: E = –iwA – ∇ϕ H = ∇ × A (5)
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Coulomb-Kalibrierung (Coulomb gauge) ausgedrückt als: ∇·A = 0 (6) wobei ϕ· der Divergenz-Differenzialoperator ist, der als eine Bedingung der Kalibrierungs-Fixierung verwendet wird.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Hintergrund-Primärfeld zuerst und lediglich einmalig aufgelöst als:
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird daraufhin das Sekundärfeld durch Auflösung des Systems erhalten:
Die Sekundärfelder werden festgestellt als: E_S = –iwA_S – ∇ϕ H_S = ∇ × A_S (9)
Und folglich werden die festgestellten (simulierten) Übertragungsfunktionen ermittelt als T_zx und T_zy (siehe auch die Beschreibung von Gleichung 3).
In Bezug auf die Schlussfolgerung des Untergrunds wird gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Verknüpfung zwischen den beobachteten Daten T^obs (die Übertragungsfunktionen, die das vertikale EM-Feld mit dem orthogonalen verknüpfen) und dem Beobachtungsmodell F geschrieben als: T(σ) = F(σ; y) + ε (10) wobei ε eine Messstörung ist und y eine experimentelle Entwicklungskonfiguration darstellt.
Bei der inversen Problemkomponente kann eine Verteilung der Impedanz wiederhergestellt werden. Im Unterschied zum Vorwärtsproblem (Modellierungsproblem), bei dem die Attribute (z. B. Impedanzverteilung) des Modells als bekannt angenommen werden und die elektrischen Potenziale ermittelt werden, wird an dieser Stelle der umgekehrte Prozess betrachtet. Das heißt, beim Vorliegen einer Anzahl von spärlichen räumlichen Messungen, die üblicherweise störungsbehaftet und indirekt sind, stellt die inverse Problemkomponente (siehe Verfahren 500, 5) das Attribut (Impedanzverteilung) wieder her. Das inverse Problem ist von Natur aus schlechtgestellt und erfordert deswegen spezielle Techniken zum Erreichen einer stabilen und eindeutigen Lösungswiederherstellung.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Karte der unterirdischen Impedanz unter Verwendung eines Optimierungsproblems der folgenden Form gelöst:
Wobei L ein Störungsmodell ist und R eine a-priori Funktion ist (z. B. kantenerhaltende Funktion der totalen Variation, parametrische Pegeleinstellung), die die Lösung reguliert und stabilisiert (z. B. die unterirdische Bilderzeugung). (Siehe auch, 501, 5.)
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann bei einer parametrischen pegeleinstellenden Neu-Parametrisierung das Modell σ so dargestellt werden, dass es wenige Klassen aufweist (z. B. Vordergrund für Tunnel und Hintergrund für umgebenden unterirdischen Boden). Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet die Parametrisierung eine geregelte Heaviside-Funktion H und eine kennzeichnende Funktion:
wobei D der Vordergrund-Domäne entspricht, ∂D ist die Vordergrund-Begrenzung und Ω die Hintergrund-Domäne ist. Die Empfindlichkeits-Beziehungen unten verknüpfen die Parametrisierung α mit den Modellparametern (z. B. Leitfähigkeit oder Impedanz).
Wenn beispielsweise die parametrische Form des Vordergrunds (z. B. Tunnel) unter Verwendung von Ellipsoiden dargestellt wird:
würde die Parametrisierung α die Skalen-, Rotations- und Versatz-Operatoren A_k und v_k die Verschiebungen des k-ten Ellipsoids aufweisen mit den Ableitungen:
Nachdem die Parametrisierung eingerichtet wurde, kann eine Lösung des Problems (Gl. 11) in Bezug auf die parametrische Darstellung α anstelle des Bezugs auf die eigentlichen Modellparameter σ erreicht werden. Die Parametrisierung ermöglicht eine Verringerung bei der beschreibenden Länge der zugrundeliegenden Entität (in diesem Fall Impedanzverteilung) und vermindert dadurch das schlechtgestellte Wesen des Problems.
5 zeigt ein Verfahren 500 zum Ausführen der Inversion gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Modellparameter aktualisiert werden, um unter Verwendung der tatsächlichen Übertragungsfunktionen eine Diskrepanz zwischen tatsächlichen und simulierten Übertragungsfunktionen zu mindern. Wie in 5 gezeigt werden Modellaktualisierungen durch ein nichtlineare Bedingungsoptimierung 502 erzeugt (Siehe Gl. 11), bei der eine Betrachtung einer Bedingung 503 berücksichtigt wird (z. B. dass eine experimentelle Entwurfskorfiguration eine Verbesserung des Modells darstellt), das Störungsmodell 504, die Übertragungsfunktion 505 und eine Regulierung 506 (d. h. eine a-priori-Funktion). Das Störungsmodell 504 wird von einer Übertragungsfunktion anhand einer Vorwärts-Simulation des Modells und einer experimentellen Entwurfskonfiguration und tatsächlicher Messdaten abgeleitet. Die nichtlineare Bedingungsoptimierung 502 kann außerdem eine Bewegungs-Kompensation 507 bei den Sensoren verwenden, die die Messdaten aufzeichnen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können zum Erkennen von Tunneln und ausgehärteter unterirdischer Räume, nicht explodierter Munition, zum Offenlegen unterirdischer Wege, Ausrüstungen und Infrastrukturen, archäologischer Überreste, beim Erkennen von natürlichen Ressourcen (Grundwasserspeicher, Öllagerstätten usw.) und Minen (z. B. verlassene Minen), beim Feststellen der Auswirkungen von Kontaminationen und des Schadstoff-Flusses im Boden, Kohlenstoffsequestrierung, unterirdische Deckenabsenkungen und Erdfalllöcher durch Deckeneinbruch usw. verwendet werden.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein System, das zur Objekterkennung unter Verwendung von passiven Quellen eingerichtet ist, zur Erfassung unter Verwendung von kleinen luftfahrzeuggestützten Systemen verhältnismäßig einfach und wirtschaftlich sein, kann unabhängig von der Tageszeit implementiert werden (beispielsweise kann eine Datenerfassung während der Nachtzeit ausgeführt werden, wodurch eine Exponierung der luftfahrzeuggestützten Plattform vermindert wird), wobei die luftfahrzeuggestützte Plattform keine Signale zur Erfassung aussendet, wodurch sie sowohl verborgen als auch energieeffizient ist, sie kann Objekte in großer Tiefe (z. B. bis zu etwa 2 Kilometer unter der Oberfläche) erkennen und ist robust in Bezug auf Hintergrund-Impedanz.
Zusammenfassend beinhaltet ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erkennen eines unterirdischen Objekts 400 Sammeln von Daten orthogonaler Komponenten 401, Sammeln von Daten einer vertikalen Komponente 402. Die gesammelten Daten werden zum Ableiten tatsächlicher Übertragungsfunktionen 403 verwendet. Simulierte Übertragungsfunktionen 404 werden unter Verwendung einer Simulation eines Primärfelds 405 abgeleitet. Eine Inversion 406 wird ausgeführt, wodurch Modellparameter aktualisiert werden, um die Diskrepanz zwischen tatsächlichen und simulierten Übertragungsfunktionen zu vermindern unter Verwendung der tatsächlichen Übertragungsfunktionen 403, simulierter Übertragungsfunktionen 404 und a-priori-Informationen 407. Eine Simulation eines Sekundärfelds für einen vorgegebenen Satz von Modellparametern wird unter Verwendung der Inversion 406 und der simulierten Übertragungsfunktionen 404 ermittelt 408.
Simulationsergebnisse werden in den Graphen 700, 800 und 900 der 7, 8 bzw. 9 gezeigt. Im Einzelnen zeigt 7 beispielhafte Kanalaufzeichnungen 700 für vorhergesagte Differenzdaten aus Referenzsimulationen (ohne Objekt) und ein Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 13 bis 14 zeigen eine vertikale Komponente eines Magnetfelds und ein Differenz-Magnetfeld für eine Polarisation entsprechend den Kanalaufzeichnungen von 7.
8 zeigt beispielhafte Kanalaufzeichnungen 800 für vorhergesagte Daten von Referenzsimulationen (ohne Objekt) und von einem Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 15 bis 16 zeigen eine vertikale Komponente eines Magnetfelds und ein Differenz-Magnetfeld für eine zweite Polarisation entsprechend den Kanalaufzeichnungen von 8.
9 zeigt beispielhaft vorhergesagte Differenzdaten 900 von Referenzsimulationen (ohne Objekt) und von einem Modell mit einem Objekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Konvergenz des Inversionsprozesses ist im Graphen 1000 von 10 gezeigt.
11 zeigt ein Beispiel eines wiederhergestellten (invertierten) Modells 1100, das ein erkanntes Objekt 1101 enthält. Ein entsprechendes Modell der wahren Impedanz 1200 ist ein 12 gezeigt, das das in 11 erkannte Objekt 1101 enthält.

Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können bei mehreren Einstellungen angewendet werden, zu denen beispielsweise gehören:

Element	Einrichtung
Früher	Röhrenähnliche Strukturen, TV, parametrische Pegeleinstellung, L₁
Mehrfrequenz-Inversion	Einbeziehung von Daten mehrerer Frequenzen
Bewegungskompensation	Beweglicher Empfänger/Kompensation der Referenzbewegung
Experimenteller Aufbau	Sequenzieller/adaptiver experimenteller Aufbau
Heterogene der Datenquelle	Verknüpfe mehrere Datenquellen (seismisch, EM, Schwerkraft
Multiskalen-Diskretisierung	Lokale Netzverfeinerung, OcTree-Diskretisierung
Lernen/kognitive	Ständige Verbesserungen durch Lernen von
Fähigkeiten	Interpreter-Eingabe

Die Verfahrensweisen von Ausführungsformen der Offenbarung können zur Verwendung in einer elektronischen Einheit oder einem alternativen System besonders gut geeignet sein. Demzufolge können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Form einer reinen Hardware-Ausführungsform oder einer Ausführungsform annehmen, bei der Software- und Hardware-Aspekte verknüpft sind, die alle hier allgemein als ein „EM-Sensor der vertikalen Komponente”, „EM-Sensor der orthogonalen Komponente”, „Positionierungssystem”, „Prozessor”, „Speicher”, „Schaltkreis”, „Modul” oder „System” bezeichnet werden.
Bei 6 handelt es sich um eine Blockdarstellung, die ein beispielhaftes Computersystem zum Erkennen eines unterirdischen Objekts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 6 gezeigte Computersystem enthält einen Prozessor 601, einen Speicher 602, eine Anzeige 603, eine Eingabeeinheit 604 (z. B. Tastatur), eine Netzwerk-Schnittstelle (I/F) 605, eine Medien-Schnittstelle und Medien 607, wie beispielsweise eine Signalquelle, z. B. eine Kamera, eine Festplatte (HD), eine externe Speichereinheit usw.
Bei verschiedenen Anwendungen können einige der in 6 gezeigten Komponenten weggelassen werden. Das in 6 gezeigte Gesamtsystem wird durch computerlesbare Befehle gesteuert, die im Allgemeinen in den Medien 607 gespeichert werden. Die Software kann von einem Netzwerk (in den Figuren nicht gezeigt) heruntergeladen und in den Medien gespeichert werden. Alternativ kann Software, die von einem Netzwerk heruntergeladen wird, in den Speicher 602 geladen und durch den Prozessor 601 ausgeführt werden, um die Funktionen auszuführen, die durch die Software festgelegt sind.
Der Prozessor 601 kann zum Ausführen einer oder mehrerer Verfahrensweisen eingerichtet sein, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, wobei deren veranschaulichende Ausführungsformen in den obigen Zeichnungen gezeigt und hier beschrieben werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als eine Routine umgesetzt werden, die im Speicher 602 gespeichert ist und durch den Prozessor 601 ausgeführt wird, um das Signal von den Medien 607 zu verarbeiten. Daher handelt es sich bei dem Computersystem um ein Universal-Computersystem, das zu einem speziellen Computersystem wird, wenn Routinen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
Zwar kann das in 6 beschriebene Computersystem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung unterstützen, es handelt sich bei diesem System jedoch lediglich um ein Beispiel eines Computersystems. Für einen Fachmann sollte klar sein, dass andere Ausgestaltungen von Computersystemen zum Umsetzen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Bei der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt handeln. Das Computerprogrammprodukt kann ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien enthalten, auf denen sich computerlesbare Programmbefehle befinden, um zu bewirken, dass ein Prozessor Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführt.
Bei dem computerlesbaren Speichermedium kann es sich um eine materielle Einheit handeln, die Befehle zum Verwenden durch eine Befehlsausführungseinheit halten und speichern kann. Bei dem computerlesbaren Speichermedium kann es sich beispielsweise um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiter-Speichereinheit oder jede geeignete Kombination der Vorhergehenden handeln, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Eine nicht erschöpfende Liste von spezielleren Beispielen des computerlesbaren Speichermediums enthält Folgendes: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM), einen tragbaren Compactdisk-Festwertspeicher (CD-ROM), eine digitale Versatile-Disk (DVD), einen Speicherstick, eine Diskette (Floppy Disk), eine mechanisch codierte Einheit wie beispielsweise Lochkarten oder erhabene Strukturen in einer Nut, in denen Befehle aufgezeichnet sind, oder jede geeignete Kombination des Vorhergehenden. Ein hier verwendetes computerlesbares Speichermedium sollte nicht so ausgelegt werden, dass es sich dabei per se um vergängliche Signale handelt wie beispielsweise Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Hohlleiter oder andere Übertragungsmedien ausbreiten (z. B. Lichtimpulse, die ein Lichtwellenleiterkabel durchlaufen) oder elektrische Signale, die durch eine Leitung übertragen werden.
Computerlesbare Programmbefehle, die hier beschrieben werden, können von einem computerlesbaren Speichermedium zu betreffenden Datenverarbeitungs/Verarbeitungs-Einheiten oder über ein Netzwerk, z. B. das Internet, ein Lokalbereichsnetz, ein Weitverkehrsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk zu einem externen Computer oder einer externen Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupfer-Übertragungskabel, Lichtwellenleiter, drahtlose Übertragungen, Router, Firewalls, Switches, Gateway-Computer und/oder Edge-Server aufweisen. Eine Netzwerk-Adapterkarte oder eine Netzwerk-Schnittstelle in jeder Datenuerarbeitungs/Verarbeitungs-Einheit empfängt computerlesbare Programmbefehle von dem Netzwerk und leitet die computerlesbaren Programmbefehle zum Speichern in einem computerlesbaren Speichermedium in der betreffenden Datenverarbeitungs/Verarbeitungs-Einheit werter.
Bei computerlesbaren Programmbefehlen zum Ausführen von Operationen der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Befehle, Befehle mit Befehlssatz-Architektur (ISA), Maschinenbefehle, maschinenabhängige Befehle, Mikrocode, Firmware-Befehle, Zustandseinstellungsdaten oder Quellencode bzw. Objektcode handeln, die in jeder Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben sind, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie Smalltalk, C++ oder dergleichen und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie etwa die Programmiersprache ”C” oder ähnliche Programmiersprachen. Die computerlesbaren Programmbefehle können nur auf dem Computer eines Benutzers, teilweise auf dem Computer eines Benutzers, als ein eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer eines Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder nur auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In dem zuletzt genannten Szenario kann der ferne Computer mit dem Computer des Benutzers durch jeden Netzwerktyp verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer (z. B. über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters) hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungsanordnungen, darunter beispielsweise eine programmierbare logische Schaltungsanordnung, vor Ort programmierbare Gate-Arrays (FPGA) oder programmierbare Logik-Arrays (PLA) die computerlesbaren Programmbefehle ausführen, indem Zustandsinformationen der computerlesbaren Programmbefehle genutzt werden, um die elektronische Schaltungsanordnung zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hier unter Bezugnahme auf Ablaufplan-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es ist klar, dass jeder Block der Ablaufplan-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder und Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplan-Darstellungen und/oder Blockschaltbildern durch computerlesbare Programmbefehle umgesetzt werden können.
Diese computerlesbaren Programmbefehle können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu bilden, so dass Befehle, die über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zum Umsetzen der Funktionen/Wirkungen, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaltbilds spezifiziert sind, erzeugen. Diese computerlesbaren Programmbefehle können außerdem in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten anweisen kann, in einer bestimmten Weise zu funktionieren, so dass das computerlesbare Speichermedium mit darin gespeicherten Befehlen einen Herstellungsgegenstand aufweist, der Befehle enthält, die Aspekte der Funktion/Wirkung umsetzen, die in dem Block oder den Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaltbilds spezifiziert sind.
Die computerlesbaren Programmbefehle können außerdem in einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um eine Reihe von Funktionsschritten zu bewirken, die auf dem Computer, der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung oder der anderen Einheit ausgeführt werden sollen, um einen durch einen Computer umgesetzten Prozess zu erzeugen, so dass die Befehle, die auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder der anderen Einheit ausgeführt werden, die Funktionen/Wirkungen, die in dem Block oder Blöcken des Ablaufplans und/oder Blockschaltbilds spezifiziert sind, umsetzen.
Der Ablaufplan und die Blockdarstellungen in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Operation von möglichen Umsetzungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in dem Ablaufplan oder in Blockdarstellungen ein Modul, Segment oder Abschnitt von Befehlen repräsentieren, der einen oder mehrere ausführbare Befehle zum Umsetzen der spezifizierten logischen Funktion(en) aufweist. Bei einigen alternativen Umsetzungen können die in dem Block angegebenen Funktionen möglicherweise nicht in der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die nacheinander gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Blöcke können gelegentlich in Abhängigkeit von der beteiligten Funktionalität in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Es wird außerdem angemerkt, dass jeder Block in den Blockdarstellungen und/oder Ablaufplan-Darstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdarstellungen und/oder der Ablaufplan-Darstellung durch Systeme, die auf spezieller Hardware beruhen, die die spezifizierten Funktionen oder Wirkungen ausführen, oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computerbefehlen umgesetzt werden können.
Zwar wurden hier veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, es sollte jedoch klar sein, dass die Offenbarung nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt ist und dass zahlreiche weitere Änderungen und Modifikationen daran durch einen Fachmann ausgeführt werden können, ohne vom Umfang der angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

System zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung, wobei das System aufweist: einen ersten Rekorder einer vertikalen elektromagnetischen Komponente eines elektromagnetischen Felds in einem interessierenden Bereich, wobei die vertikale elektromagnetische Komponente ein erstes Paar Komponenten der Polarisationsrichtung enthält; einen zweiten Rekorder einer orthogonalen elektromagnetischen Komponente des elektromagnetischen Felds in dem interessierenden Bereich, wobei die orthogonale elektromagnetische Komponente ein zweites Paar Komponenten der Polarisationsrichtung enthält; wenigstens einen Prozessor, der zum Ableiten eines Paars von Übertragungsfunktionen eingerichtet ist, die sich auf die vertikale elektromagnetische Komponente und die orthogonale elektromagnetische Komponente des elektromagnetischen Felds für jede der Komponenten der Polarisationsrichtung beziehen; wenigstens einen Prozessor, der zum Festlegen einer Simulation des Paars von Übertragungsfunktionen für eine vorgegebene Impedanzverteilung eingerichtet ist; und wenigstens einen Prozessor, der zum Ableiten einer Karte der unterirdischen Impedanz unter Verwendung des Paars von Übertragungsfunktionen der aufgezeichneten Daten und der Simulation des Paars von Übertragungsfunktionen eingerichtet ist.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem ersten Rekorder um einen passiven Rekorder handelt.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem ersten Rekorder um einen luftfahrzeuggestützten Sensor handelt.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem zweiten Rekorder um einen passiven Rekorder handelt.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem zweiten Rekorder um einen bodengestützten Sensor oder einen luftfahrzeuggestützten Sensor handelt.
System nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine zum Ableiten der Karte der unterirdischen Impedanz eingerichtete Prozessor ein Hintergrund-Feld und ein Sekundärfeld wiederherstellt, die Daten enthalten, die das Objekt angeben.
Verfahren zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung, wobei das Verfahren aufweist: Sammeln von Daten, die eine orthogonale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben; Sammeln von Daten, die eine vertikale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben; Ableiten eines Paars von tatsächlichen Übertragungsfunktionen unter Verwendung der Daten, die die orthogonale Komponente des elektromagnetischen Felds angeben, und der Daten, die die vertikale Komponente des elektromagnetischen Felds angeben; Ableiten eines Paars von simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung einer Simulation eines Hintergrund-Primärfelds; Ausführen einer Inversion zum Aktualisieren von Modellparametern, wodurch eine Diskrepanz zwischen dem Paars von tatsächlichen Übertragungsfunktionen und dem Paar von simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung von a-priori-Informationen vermindert wird; und Simulieren eines Sekundärfelds für einen Satz von simulierten Übertragungsfunktionen, um die Karte der unterirdischen Impedanz aufzulösen, die das Objekt enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Paar von simulierten Übertragungsfunktionen dem Paar von tatsächlichen Übertragungen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Sammeln der Daten, die die orthogonale Komponente angeben, ein Sammeln von Daten beinhaltet, die beide Polarisationen der orthogonalen Komponente angeben.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Sammeln der Daten, die die vertikale Komponente angeben, ein Sammeln von Daten beinhaltet, die beide Polarisationen der vertikalen Komponente angeben.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Regulieren und Stabilisieren der Karte der unterirdischen Impedanz unter Verwendung der a-priori-Informationen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Erzwingen einer kantenerhaltenden totalen Variationsfunktion unter Verwendung der a-priori-Informationen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Erzwingen aufweist, dass die Karte der unterirdischen Impedanz tabellarische Strukturen hat, wobei eine parametrische Pegeleinstellfunktion verwendet wird, unter Verwendung der a-priori-Informationen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Erzeugen der Modellparameter-Aktualisierung durch Ausführen der nichtlinearen Bedingungsoptimierung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Erzeugen der Modellparameter-Aktualisierung durch Ausführen der nichtlinearen Bedingungsoptimierung unter Verwendung eines Störungsmodells aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Erzeugen der Modellparameter-Aktualisierung durch Ausführen der nichtlinearen Bedingungsoptimierung unter Verwendung eines Modells zur Bewegungskompensation aufweist.
Computerprogrammprodukt zum Erkennen eines Objekts in einer unterirdischen Umgebung, wobei das Computerprogrammprodukt ein computerlesbares Speichermedium mit Programmbefehlen aufweist, die darin verkörpert sind, wobei die Programmbefehle durch einen Prozessor ausführbar sind, um den Prozessor zu veranlassen zum: Sammeln von Daten, die eine orthogonale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben; Sammeln von Daten, die eine vertikale Komponente eines elektromagnetischen Felds angeben; Ableiten eines Paars von tatsächlichen Übertragungsfunktionen unter Verwendung der Daten, die die orthogonale Komponente angeben, und der Daten, die eine vertikale Komponente des elektromagnetischen Felds angeben; Ableiten eines Paars von simulierten Übertragungsfunktionen unter Verwendung einer Simulation eines Hintergrund-Primärfelds; Durchführen einer Inversion zum Aktualisieren von Modellparametern, wodurch eine Diskrepanz zwischen dem Paar von tatsächlichen Übertragungsfunktionen und dem Paar von simulierten Übertragungsfunktionen vermindert wird, unter Verwendung von a-priori-Informationen; und Simulieren eines Sekundärfelds für einen Satz von Modellparametern unter Verwendung der Inversion und des Paars von simulierten Übertragungsfunktionen zum Auflösen einer arte der unterirdischen Impedanz, die das Objekt enthält.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei das Paar von simulierten Übertragungsfunktionen dem Paar von tatsächlichen Übertragungen entspricht.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei Sammeln der Daten, die die orthogonale Komponente angeben, Sammeln von Daten enthält, die beide Polarisationen der orthogonalen Komponente angeben.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, wobei Sammeln der Daten, die die vertikale Komponente angeben, Sammeln von Daten enthält, die beide Polarisationen der orthogonalen Komponente angeben.