本發(fā)明涉及信息處理，尤其涉及一種fid信號(hào)調(diào)諧方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、地球磁場(chǎng)是一種重要的信息資源，在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，例如，考古學(xué)、油氣管道檢測(cè)、地質(zhì)勘探等。質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀是一種用于測(cè)量地磁場(chǎng)大小的儀器，傳感器感應(yīng)的自由衰減（free?induction?decay，fid）信號(hào)與待測(cè)磁場(chǎng)成正比，信號(hào)頻率估計(jì)精度越高，磁場(chǎng)測(cè)量精度就越高。但由于環(huán)境中高斯隨機(jī)噪聲干擾，fid信號(hào)初始信噪比低，因此磁力儀需利用諧振電容對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)諧以抑制噪聲進(jìn)而提高頻率估計(jì)精度。

2、然而，傳統(tǒng)的調(diào)諧方法只適用于無(wú)噪或者弱噪環(huán)境，且商用磁力儀調(diào)諧方法效率低、調(diào)諧精度低，易出現(xiàn)“失調(diào)”現(xiàn)象。隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)展，各種電氣設(shè)備引發(fā)的復(fù)雜電磁干擾應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)前的調(diào)諧方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前磁力儀探測(cè)需求，亟需研究在強(qiáng)噪聲環(huán)境下的質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀精準(zhǔn)調(diào)諧方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明點(diǎn)目的在于：為解決當(dāng)前的調(diào)諧方法調(diào)諧效率和調(diào)諧精度低，無(wú)法滿足當(dāng)前磁力儀探測(cè)需求的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種fid信號(hào)調(diào)諧方法、裝置和設(shè)備。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本申請(qǐng)實(shí)施例第一方面提供一種fid信號(hào)調(diào)諧方法，包括：

4、對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量；

5、利用nth-svd方法對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的fid信號(hào)；

6、采用hoc-prony算法對(duì)所述fid信號(hào)進(jìn)行處理，確定所述fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子；

7、根據(jù)所述fid信號(hào)的頻帶范圍、所述幅值、所述頻率和所述衰減因子確定所述待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率。

8、可選的，在對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量之前，所述方法還包括：

9、利用等延時(shí)方法獲取多個(gè)待處理fid信號(hào)。

10、可選的，所述對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量，包括：

11、將長(zhǎng)度為n的待處理fid信號(hào)x=[s1，s2，s3，…，sn]分為k段，每段信號(hào)的維度為i×j，其中，待處理fid信號(hào)x可表示為：

12、；

13、式中，各分段矩陣表達(dá)式如下：

14、。

15、可選的，所述利用nth-svd方法對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的fid信號(hào)，包括：

16、對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到一個(gè)初始核心張量和多個(gè)伴隨酉矩陣；在所述初始核心張量中，子張量的弗羅貝尼烏斯范數(shù)滿足有序性，獲取相鄰子張量之間的差值，選擇差異顯著的位置作為閾值，大于閾值的子張量為信號(hào)成分，小于閾值的子張量為噪聲成分；

17、利用差分方式濾除所述初始核心張量中的所述噪聲成分，并將所述信號(hào)成分確定為目標(biāo)核心張量；

18、基于所述目標(biāo)核心張量和所述伴隨酉矩陣確定去噪后的目標(biāo)四階張量，并利用矩陣分割逆變換得到去噪后的fid信號(hào)。

19、可選的，所述采用hoc-prony算法對(duì)所述fid信號(hào)進(jìn)行處理，確定所述fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子，包括：

20、獲取所述fid信號(hào)的四階混合累積量切片；

21、利用指數(shù)函數(shù)的線性組合對(duì)所述四階混合累積量切片進(jìn)行擬合，得到prony擬合方程；

22、利用最小二乘法求解所述prony擬合方程，確定所述fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子。

23、可選的，所述利用指數(shù)函數(shù)的線性組合對(duì)所述四階混合累積量切片進(jìn)行擬合，得到prony擬合方程，包括：

24、利用以下公式確定混合累積量：

25、；

26、式中，表示累積量，e[·]表示數(shù)學(xué)期望，τ1、τ2、τ3表示累積量的任意滯后值。當(dāng)τ1=τ2=τ3=τ，四階混合累積量切片為：

27、；

28、采用一組包含p個(gè)指數(shù)函數(shù)的線性組合對(duì)進(jìn)行擬合，具體表達(dá)式如下：

29、；

30、式中，n為信號(hào)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，bk，zk表達(dá)式如下：

31、；

32、式中，為幅值，為相位，為頻率，為衰減因子，為采樣間隔。

33、可選的，所述根據(jù)所述fid信號(hào)的頻帶范圍、所述幅值、所述頻率和所述衰減因子確定所述待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率，包括：

34、根據(jù)所述fid信號(hào)的頻帶范圍進(jìn)行篩選，確定目標(biāo)頻帶范圍；

35、基于所述目標(biāo)頻帶范圍內(nèi)的各個(gè)信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)的幅值與衰減因子，得到篩選因子，并將最大篩選因子對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)頻率確定為所述待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率。

36、本申請(qǐng)實(shí)施例第二方面提供一種fid信號(hào)調(diào)諧裝置，包括：矩陣分割模塊、張量分解模塊、處理模塊和確定模塊，其中，

37、所述矩陣分割模塊，配置為對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量；

38、所述張量分解模塊，配置為利用nth-svd方法對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的fid信號(hào)；

39、所述處理模塊，配置為采用hoc-prony算法對(duì)所述fid信號(hào)進(jìn)行處理，確定所述fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子；

40、所述確定模塊，配置為根據(jù)所述fid信號(hào)的頻帶范圍、所述幅值、所述頻率和所述衰減因子確定所述待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率。

41、本申請(qǐng)實(shí)施例第三方面提供一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器有存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序在被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

43、本發(fā)明提供一種fid信號(hào)調(diào)諧方法和裝置，通過(guò)對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量，利用nth-svd方法對(duì)四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的fid信號(hào)，采用hoc-prony算法對(duì)fid信號(hào)進(jìn)行處理，確定fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子，進(jìn)而根據(jù)fid信號(hào)的頻帶范圍、幅值、頻率和衰減因子確定待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率。本發(fā)明利用矩陣分割方法構(gòu)造高階張量，在張量空間分離信號(hào)成分和噪聲成分，并利用張量分解方法有效地提取信號(hào)成分，引入高階累積量，增強(qiáng)了prony模型的抗噪性，從而提高了信號(hào)調(diào)諧頻率估計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)特征：

1.一種fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，在對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量之前，所述方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，所述對(duì)待處理fid信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，所述利用nth-svd方法對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的fid信號(hào)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，所述采用hoc-prony算法對(duì)所述fid信號(hào)進(jìn)行處理，確定所述fid信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，所述利用指數(shù)函數(shù)的線性組合對(duì)所述四階混合累積量切片進(jìn)行擬合，得到prony擬合方程，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法，其特征在于，所述根據(jù)所述fid信號(hào)的頻帶范圍、所述幅值、所述頻率和所述衰減因子確定所述待處理fid信號(hào)的調(diào)諧頻率，包括：

8.一種fid信號(hào)調(diào)諧裝置，其特征在于，包括：矩陣分割模塊、張量分解模塊、處理模塊和確定模塊，其中，

9.一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器有存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序在被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的fid信號(hào)調(diào)諧方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種FID信號(hào)調(diào)諧方法、裝置和設(shè)備，涉及信息處理技術(shù)領(lǐng)域，包括：對(duì)待處理FID信號(hào)進(jìn)行矩陣分割，得到對(duì)應(yīng)的四階張量；利用Nth?SVD方法對(duì)所述四階張量進(jìn)行分解，得到去噪后的FID信號(hào)；采用HOC?Prony算法對(duì)所述FID信號(hào)進(jìn)行處理，確定所述FID信號(hào)的四階混合累積量對(duì)角切片的幅值、頻率和衰減因子；根據(jù)所述FID信號(hào)的頻帶范圍、所述幅值、所述頻率和所述衰減因子確定所述待處理FID信號(hào)的調(diào)諧頻率。本發(fā)明利用矩陣分割方法構(gòu)造高階張量，在張量空間分離信號(hào)成分和噪聲成分，利用張量分解方法有效地提取信號(hào)成分，引入高階累積量，增強(qiáng)Prony模型的抗噪性，從而提高了信號(hào)調(diào)諧頻率估計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉歡,張文靖平,董浩斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6