专利汇可以提供一种基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器及其方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,包括:GPS模 块 、AD模块、 电极 模块、主控模块、数据存储模块、 键盘 控 制模 块、显示 控制模块 、USB与串口通信模块和温湿度检测模块;所述GPS模块与主控模块相连,AD模块与主控模块相连,电极模块与AD模块相连,主控模块分别和数据存储模块、键盘控制模块、显示控制模块、USB与串口通信模块和温湿度检测模块相连;本 发明 能实现在噪声较为强烈环境中采集数据并实时计算部分相关参数的功能,具有抗噪声性能强的优点。,下面是一种基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器及其方法专利的具体信息内容。
1.一种基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,包括:GPS模块1、AD模块2、电极模块
3、主控模块4、数据存储模块5、键盘控制模块6、显示控制模块7、USB与串口通信模块8和温湿度检测模块9;所述GPS模块1与主控模块4相连,AD模块2与主控模块4相连,电极模块3与AD模块2相连,主控模块4分别和数据存储模块5、键盘控制模块6、显示控制模块7、USB与串口通信模块8和温湿度检测模块9相连;
所述GPS模块1包括GPS天线11、GPS信号输出串口12和GPS脉冲输出端13;其中GPS天线
11分别和GPS信号输出串口12和GPS脉冲输出端13连接,GPS天线获得卫星数据后,通过GPS信号输出串口12将GPS卫星数据发送给主控模块中的GPS串口单元42,由主控模块对卫星数据做进一步的分析与处理,实现仪器的时间控制;GPS天线11从卫星获得的数据中也包括脉冲信息,该脉冲信息将通过GPS脉冲输出端13发送给主控模块中的GPS脉冲同步与计数单元
41,用于主控模块实现一个同步的脉冲,在GPS失锁时代替GPS的脉冲使用;
所述AD模块2包括信号调理与放大电路21和ADC模块22;其中信号调理与放大电路21与电极31和电极32相连,用于从电极31和电极32获取地下信号,所述地下信号在信号调理与放大电路21内经过无源低通滤波,可编程增益放大,有源低通滤波,单端转差分变换处理之后,转变为ADC模块可以接受的输入信号,送入ADC模块22;ADC模块22与AD采集控制单元44相连和信号采集单元43相连,ADC模块22对信号进行模数转换之后,在AD采集控制单元44的控制下将转换成的数字信号送入信号采集单元43,以便主控模块4进行下一步处理。
2.根据权利要求1所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:
所述电极模块3包括电极31和电极32;电极31和电极32均和信号调理与放大电路21相连,用于获取地下的电信号;
所述主控模块4包括GPS脉冲同步与计数单元41、GPS串口单元42、信号采集单元43、AD采集控制单元44、异常报警单元45、压控温补晶振单元46、数据存储单元47、伪随机信号生成单元48、操作系统控制单元49、键盘控制单元410、实时数学计算单元411、温湿度检测单元412、USB与串口通信单元413、显示与控制单元414;主控模块4负责仪器的整体运行,操作系统控制单元49为主控模块4的控制中枢;GPS脉冲同步与计数单元41负责接收GPS脉冲输出端13发来的脉冲信号,并通过对压控温补晶振单元46的调节,同步一个标准的脉冲信号,用于在GPS卫星失锁的情况下,给主控模块4提供准确的脉冲信号;GPS串口单元42和GPS信号输出串口12相连,通过UART接收GPS信号输出串口12的数据或者向GPS信号输出串口12发送数据,接收到的信息中包括但不限于经度,纬度,时间,日期信息;信号采集单元43和AD采集控制单元44用于仪器的AD采集工作,AD采集控制单元44用于控制ADC模块的采样进程。
3.根据权利要求1-2任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:信号采集单元43负责接收ADC模块22发来的数据,用于后续的计算处理使用;异常报警单元45用于接收温湿度检测单元412传来的温湿度参数,如果温度或湿度有明显的异常,用户会在仪器的显示屏上看到警告提示。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:显示与控制单元414另外也在接收用户触摸输入的指令,操作系统控制单元49在接受到这些指令后,根据指令执行相关处理。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:
数据存储单元47是负责仪器所有需要保存的数据的存储工作;信号采集单元43和伪随机信号生成单元48的数据以及实时数学计算单元411所计算出来的部分数据,均需要存储下来,以便后期分析时使用;键盘控制单元410用于接受用户输入的指令,并执行相应的操作;USB与串口通信单元413为仪器和外界的通信接口,用于实现仪器与上位机或外设之间的数据交换。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:
所述数据存储模块5是仪器上的内部存储设备,负责完成仪器采集到和生成的数据等相关数据的存储;键盘控制模块6是仪器上的输入设备,负责人机交互中的用户操作;显示控制模块7是仪器上的输出与输入设备,负责仪器工作中显示相应的内容以及接收用户触摸输入的指令。
7.根据权利要求1-6任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:
USB与串口通信模块8是仪器上的通信接口,负责仪器与上位机或外设通信,完成数据的传输;可以支持USB2.0通信协议,将数据传输至U盘,或直接连接上位机,进行数据传输的操作;温湿度检测模块9,负责检测环境参数,保护仪器的正常运行。
8.根据权利要求1-7任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器,其特征在于:
伪随机信号生成单元48用于生成伪随机m序列或逆重复m序列,并将生成的序列发送给实时数学计算单元411;实时数学计算单元411同时接收伪随机信号生成单元48和信号采集单元43发来的数据,计算各参数,所述参数包括但不限于视电阻率,视极化率等地球物理学参数,所述地球物理学参数用于反映地下介质的分布情况;下面通过实施例对本发明一种基于伪随机相关辨识技术的电法勘探方法再进一步详细说明。
9.根据权利要求1-8任一所述的基于伪随机相关辨识技术的电法勘探仪器的勘探方法,其特征在于:
步骤201:启动仪器,给仪器上电;
步骤202:仪器通电之后,会首先执行一系列的准备工作,此时操作系统控制单元开始运行,仪器将在后台执行系统初始化操作,例如检查自身的硬件情况是否正常,获取GPS卫星的参数,采集温湿度信息,判断环境参数是否正常,检查电池电量等等,为仪器正常工作做准备;
步骤203:仪器在后台执行GPS同步的操作,连接卫星,并获取卫星的数据,所述卫星的数据包括但不限于经纬度,时间,日期信息和一个标准脉冲信息;
步骤J01:在操作系统控制单元开始运行之后,仪器将采集并获取温湿度传感器的数据,并判断这些数值是否在安全的范围之内;如果是,那么仪器将执行步骤205,否则,仪器将执行步骤207;
步骤204:在完成步骤202和步骤203之后,仪器进入步骤204,显示仪器的主界面;主界面为人机交互的窗口,获取用户输入的各种参数,所述参数包括但不限于采样率,通道数,需要计算并显示的参数,存储位置,采样时间;并控制采集的启动与停止,采集后的数据导出,参数的计算等各种操作;
步骤J02:在执行完步骤203之后,仪器将进行一次判断,核实GPS同步结果是否成功,如果同步成功,则进入步骤205,否则,返回步骤203重新执行GPS同步;如果仪器一直接收不到GPS信号,将会在屏幕上显示一个警告信息,以提醒用户卫星信号的问题;
步骤205:在温湿度数值检测正常之后,仪器会将温度,GPS同步状态等信息显示在屏幕上;
步骤206:如果仪器在步骤J01中,检测到温湿度数据异常,那么仪器将进入步骤206,在屏幕上显示异常报警信息;
步骤207:获取指令和参数,并启动采集;
步骤J03:比较GPS卫星的时间与用户输入的自定义时间;如果用户设定的时间尚未到达,那么仪器就进入步骤208,等待时间到达后再开始采集,如果时间到达了,则进入步骤
209;
步骤208:执行等待操作,等到用户设定的时间到达为止;
步骤209:在指定的时间到达后,仪器开始采集任务,获取相应的数据,并进行数学计算和分析,计算结果将在屏幕上显示,用户可以直观的获得视电阻率,视频散率等参数;
步骤210:获取用户指定的参数;
步骤211:获得传递函数ssystem;
步骤J04:在采集完成之后,将由用户决定是否需要导出数据,如果用户选择否,那么直接进入步骤213,如果用户选择是,那么进入步骤212,以导出数据;
步骤212:数据导出的操作;用户在此步骤中,将可以操作仪器将数据导出至外部的U盘或者和仪器连接的上位机,供用户后期进行数据处理与深度分析;
步骤213:完成数据导出的操作之后,仪器的一次采集任务完成;下一次采集时,重复以上的步骤。
10.根据权利要求9所述的勘探方法,其特征在于:
所述传递函数的获取方式具体为:
根据输入与输出信号的关系:
(1)sout-snoise=sin*ssystem
其中,sin为输入系统的伪随机m信号,其在一个周期内可视为具有随机性;ssystem是需要计算出来的系统传递函数,snoise为随机的噪声信号,sout为仪器采集到的信号;
(2)对输入信号sin做互相关运算,得到
Rinout(t)-Rinnoise(t)=Rinin(t)*ssystem
其中,Rinout(t)为输入信号与输出信号的互相关函数,Rinin(t)为输入信号的自相关函数,Rinnoise(t)为输入信号与噪声的互相关函数;
(3)进行快速傅里叶变换FFT,得到
Rinout(w)-Rinnoise(w)=Rinin(w)S(w)
等式变形,得到
上式中,由于噪声信号snoise与输入信号sin具有不相关性,取Rinnoise(w)为0;因此,可以得到如下等式:
在伪随机信号sin的自相关的频率谱Rinin(w)上加一个小常实数值Rα,得到下面的式子:
对上式进行快速傅里叶反变换IFFT,就可以得到系统的传递函数;
以输入信号sin和输出信号sout作为原始信号,最终的表达式为:
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