一种海洋电磁发射控制波形优化方法

本发明属于地球勘探领域，具体而言为一种海洋电磁发射控制波形优化方法。

背景技术：

1、海洋是地球表面的一个巨大空间，其中包含着丰富的资源，如石油、天然气、矿产等。为了有效地开发和利用这些资源，需要对海洋进行详细的勘探和调查。传统的勘探方法往往受制于水深、水流、水质等因素的限制，且费时费力。而海洋电磁探测系统能够通过电磁波与海洋中的目标物相互作用，实现对海洋内部结构、底质特性以及目标物位置、形态等信息的获取，具有不可替代的优势。海洋电磁探测系统是一种利用电磁波与海洋中的目标物进行相互作用来获取相关信息的技术手段。海洋电磁探测系统通常由发射器、接收器、天线等组成，其应用涵盖海洋资源开发、海洋环境监测、海洋生物学等多个领域。

2、现有的海洋电磁探测系统，存在的问题：

3、1.波形生成的实时性和多样性：在海洋电磁探测中，需要根据不同的地质条件和探测目标，实时生成多种类型的电磁波形。传统的波形生成方法往往固定且缺乏灵活性，无法满足复杂多变的海洋环境需求；

4、2.能量利用效率的优化：在海洋电磁探测中，如何有效地利用发射能量，以提高探测深度和分辨率极其重要。需要优化波形的能量分布，使得能量更加集中且能够深入海底。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海洋电磁发射控制波形优化方法，解决波形生成缺乏灵活性以及能量利用效率低的问题。

2、本发明采用如下的技术方案：

3、一种海洋电磁发射控制波形优化方法，包括:

4、s1，采用时频融合发射方法设计发射波形，得到的时频域融合信号的发射波形为：

5、，

6、其中，为波形幅值，为整数，为整数，代表极性变化次数，代表极性变化次数的最大值，代表死区关断时间，为发射周期，表示频波的个数，表示时间的变化；

7、s2，对设计的发射波形进行傅里叶频谱分析得到主频点；

8、s3，建立以s2中的主频点的幅值为优化对象的目标函数；

9、所述目标函数为：

10、；

11、其中，为数学常数，是主频点对应的不同频率正弦波的加权和，表示第个主频点对应的正弦波在整个目标函数中的权重，表示第1个主频点对应的正弦波在整个目标函数中的权重，表示第2个主频点对应的正弦波在整个目标函数中的权重，表示第3个主频点对应的正弦波在整个目标函数中的权重，表示权重；

12、s4，以s2中的主频点的幅值作为初始值，作为输入变量，主频点的能量损耗率均值作为输出变量，采用粒子群算法迭代求解目标函数，将损耗率最小的频点的幅值作为最优解；

13、s5，根据最优解以及对应的主频点设计最终发射波形。

14、进一步地，s4中，采用abs绝对值函数测量多个主频点的平均损耗率，并判断平均损耗率的大小。

15、进一步地，采用粒子群算法迭代求解目标函数的步骤包括：

16、初始化n个粒子的位置与速度，位置值采用s2中主频点对应的幅值；

17、评价每个粒子的适应度；

18、对每个粒子，将适应度与粒子本身经过的最优位置值pbest的适应度相比较，如果适应度优于粒子本身经过的最优位置值pbest的适应度，则将粒子的位置值作为粒子本身经过的最优位置值pbest；

19、每次迭代后粒子的适应值与群体中每个粒子的最优位置值gbest的适应度相比较，若适应值优于群体中每个粒子的最优位置值gbestt的适应度，则将该粒子的位置值作为新的群体最优位置值gbest；

20、判断是否满足收敛判据，若不满足，则更新每个粒子的位置和速度后返回评价每个粒子的适应度的步骤，若满足，则输出最优位置值及迭代次数。

21、进一步地，更改粒子个数、迭代次数、两个学习因子，重复求解过程，并进行比较得到最优解。

22、本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实现了波形参数的实时优化，提升了海洋电磁探测的效率和精确度，解决了现有技术的局限性。

技术特征：

1.一种海洋电磁发射控制波形优化方法，其特征在于，该方法包括:

2.根据权利要求1所述的海洋电磁发射控制波形优化方法，其特征在于，s4中，采用abs绝对值函数测量多个主频点的平均损耗率，并判断平均损耗率的大小。

3.根据权利要求1所述的海洋电磁发射控制波形优化方法，其特征在于，采用粒子群算法迭代求解目标函数的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的海洋电磁发射控制波形优化方法，其特征在于，更改粒子个数、迭代次数、学习因子，重复求解过程，并进行比较得到最优解。

技术总结
本发明属于地球勘探领域，具体而言为一种海洋电磁发射控制波形优化方法。采用时频融合发射方法设计发射波形，得到的时频域融合信号的发射波形，对设计的发射波形进行傅里叶频谱分析得到主频点；建立以主频点的幅值为优化对象的目标函数；以主频点的幅值作为初始值，主频点的能量损耗率均值作为输出变量，采用粒子群算法迭代求解目标函数，将损耗率最小的频点的幅值作为最优解；根据最优解以及对应的主频点设计最终发射波形。本发明实现了波形参数的实时优化，提升了海洋电磁探测的效率和精确度，解决波形生成缺乏灵活性以及能量利用效率低的问题。

技术研发人员：周逢道,刘苏辉,赵晓瑜
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17