本发明涉及一种反卷积快速优化直升机航空电磁探测系统早期数据方法，属于时间域航空电磁资料处理方法。
背景技术：
航空电磁法(airborneelectromagnetic，aem)是以飞行器(通常为飞机)为搭载平台，以电磁感应理论为基础的一种地球物理勘查方法，具有速度快、成本低、通行性好、可大面积覆盖等优势，广泛用于基础地质调查、矿产资源勘查、油气勘查，以及水文、工程、环境勘查等领域。
时间域航空电磁法的主要频率范围为5到25khz，在数据采集的过程中不可避免的会受到各种干扰，并且这些噪声常常和采集时间、采集地点以及采集系统等因素相关。航空电磁探测的根本目的是通过对测量来的数据进行分析，进而探寻地下导电介质的分布情况，由此估计地下的资源分布。因此，航空电磁数据处理方法是航空电磁探测的主要研究工作之一。但当仪器或一套系统在观测和记录一个物理变化时，所得到的测量结果显示了物理现象和过程，也包括了仪器或系统的特性。仪器系统的非理想特性，如系统带宽、内部噪声、非理想操作等，都使得到的观测和记录降质，这种降质使得测试得到的数据并不是真实结果。
在针对时间域航空电磁法数据的测量中，这种影响更为严峻，所涉及的测试系统的特性，如发射线圈、接受线圈的耦合和飞行器外壳等等都会是影响数据的因素，这些因素统称系统特性，这些系统特性影响了时间域中电流关断后的早期数据或者频率域中高频信号的数据的质量。时间域中电流关断后的早期数据或者频率域中高频信号的数据中包含了大量的航空电磁探测的二次场的衰减信息，这部分衰减曲线所包含的地下有效信息最多，尤其是对近地面的信息反映最多。只是由于实际情况中，发射电流的发射磁矩很大导致关断延时较长，也使得电路震荡等系统特性等因素导致了早期信号应用被忽视。
所以测量的数据因为有大量噪声的影响，得到的测试结果并不是理想测量点的感应电动势，还有很大一部分是由于系统带宽等系统本身的特性而引起的误差响应。这种误差会使早期数据时间无效，令有效信息遗漏，使得航空电磁在浅层探测的问题上出现了盲区。国际上在硬件方面的研究都日渐成熟，比如如何减小发射线圈的漂移，减少电容耦合的影响等。
国际上，近些年航空电磁探测能准确矫正的数据范围逐渐增大。macnae和baron-hay于2010年将vtem系统早期数据提高之断电后100μs，同年，他们利用反卷积解决发射电流引起的电容耦合和带宽问题，表示模型可以提高在断电后10-20μs。
国内专门针对时间域航空电磁法早期数据研究相对较少，也没有将反卷积技术应用到航空电磁探测中。
技术实现要素：
本发明目的在于针对上述限购技术的不足，提供一种简单、快速的直升机航空电磁探测早期数据优化方法。
该方法针是对直升机航空电磁系统的测量数据受到系统响应影响导致早期数据不可用的问题。首先，利用航空电磁探测的高空飞行时的响应和发射，利用反卷积获取系统响应，其次利用测线上的响应再次反卷积计算以去除系统响应得到真实大地响应，最后利用设计电流，高空和测线电流计算校正因子来校正大地响应使其标准化。
本发明是将反卷积的计算方法引入到发射波形为梯形波的时间域航空电磁数据处理中，并进行合理的改进，去掉系统本身的特性响应，使早期时间数据道有效时间选取提前，进而对近地面探测有所帮助，增加了航空电磁探测范围，对解决环境、能源以及军事方面的问题有重大意义。
反卷积快速优化直升机航空电磁探测早期数据的方法，包括以下步骤：
a、录入航空电磁探测高空的感应电动势且叠加为一个测点；
b、录入航空电磁探测高空的发射电流且叠加为一个测点；
c、反卷积计算航空电磁系统的系统响应；
d、录入航空电磁各测线的感应电动势；
e、利用反卷积计算去除系统响应；
f、录入航空电磁飞行测线的发射电流；
g、计算校正因子；
h、校正去系统响应后的响应，得到真实的大地响应；
i、导出结果，绘制成剖面图。
有益效果：本发明是通过反卷积去掉系统响应，简单快速，效率高，使最后获得的响应更加接近实际大地，图2给出了解掉系统响应后的大地响应的结果；校正因子可以量化此条数据质量的高低；本发明在还原真实大地响应的基础上，解决了由于系统的存在到时早期响应震荡的问题，优化了早期时间道的数据质量，图3给出了去除系统响应后的大地响应。结果将电流关断段早期可用数据提前4到5个点，提前时间约为0.13ms，使早期道的数据应用变为可能，图4给出了针对同一早期时间，优化前和优化后剖面对比图；早期数据质量的提高对近地面探测有意想不到的效果，经趋肤深度公式换算，在典型大地中(100ω/m)，理论上可以将航空电磁探测系统的探测深度向浅层扩展50米，增加了航空电磁探测的有效探测范围。
附图说明
图1是反卷积快速优化直升机航空电磁探测早期数据的方法流程图
图2是大地响应，测线发射电流和侧线响应曲线图。
图3衰减曲线电流关断段早期感应电动势放大对比图
图4是衰减曲线抽道成剖面图
图4a测线去系统响应后起始点为184时的剖面图
图4b测线未去系统响应后抽道起始点为184时的剖面图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
反卷积快速优化直升机航空电磁探测早期数据的方法，包括以下步骤：
a、录入航空电磁探测高空的感应电动势且叠加为一个测点；
b、录入航空电磁探测高空的发射电流且叠加为一个测点；
c、反卷积计算航空电磁系统的系统响应；
d、录入航空电磁各测线的感应电动势；
e、利用反卷积计算去除系统响应；
f、录入航空电磁飞行测线的发射电流；
g、计算校正因子；
h、校正去系统响应后的响应，得到真实的大地响应；
i、导出结果，绘制成剖面图。
首先，录入航空电磁探测系统在高空试飞行时测量接收到的感应电动势数据，设为v0(t)。再录入航空电磁探测系统在高空试飞行时的发射电流，设为i0(t)。
在高空测试时，航空电磁探测系统一样打开发射机发射电流，接收机接收大地下导体因电磁感应产生的。高空时看作是距离地面足够远，接收不到二次场，所以把此时在高空中接收到的响应当作是激励是发射电流经系统特性函数而得到的响应，设航空电磁探测系统的系统的单位冲击响应是h0(t)，那么它的频域表示就是h0(ω)。
为克服时间域输入信号与系统卷积长度变长的问题，这里我们运用卷积定理即时域卷积等于频域相乘，因此本发明在频率域进行有关于卷积的相关运算。将高空中的发射电流i0(t)做快速傅里叶变换为i0(ω)，将高空接收到的感应电动势v0(t)做快速傅立叶变换得到v0(ω)。根据信号与系统知识和线性卷积定理可知，航空电磁探测系统的传递函数可以表示为
h0(ω)＝v0(ω)/i0(ω)(1)
其次，录入航空电磁探测系统在测线飞行时测量的感应电动势数据，设为v(t)，做快速傅立叶变换得到v(ω)。由于测线飞行时的系统接收到的响应是一部分来自于地下的导体感应到电流变化产生的二次场，另一部分是来自探测系统的金属外壳等，所以再次根据卷积定理可知，去除系统响应后为
初步得到了只有地下异常体产生的二次场。
最后，计算校正因子，校正大地响应。
录入航空电磁探测系统在测线飞行时的发射电流数据i(t)，做快速傅立叶变换为i(ω)。我们将飞行中预先设计的标准发射电流即为c(t),(经快速傅立叶变换成c(ω))作为参考。无论高空还是测线中，每一个实际的电流都是在基准电流上经历微小的漂移和跳跃，所以，实际电流的傅立叶变换不完全等同于c(ω)。为了校正这种误差，在频率域乘以一个校正因子，我们把这个校正因子定义为比率(i(ω)/c(ω))*(c(ω)/a(ω))。这个校正因子主要有两个作用，一个是通过这个比率值得大小可以判断高空和侧线上发射电流的质量，也可以预先粗略估计响应的质量，第二，可以一定程度校正大地的响应，使大地响应更接近真实值。所以，反卷积的原理公式就写成了
r(ω)＝h(ω)*(i(ω)/c(ω))*(c(ω)/a(ω))(3)
可以看到当比率c(ω)/a(ω)校正了漂移和跳变时，比率i(ω)/c(ω)提供了理想波形的反卷积。可能c(ω)看起来在分子和分母的位置上可以去掉，但是需要在最后的反卷积前进行一次这样的处理。
实施例1
以一条飞行情况良好的野外实测数据为例：
首先，录入时间域直升机式航空电磁探测系统在高空飞行时测量的感应电动势数据，设一组m个测点，每个测点n个采样点的航空电磁探测系统高空飞行时接收的感应电动势数据v0(n×m)，后叠加成一个测点v0(n)。
录入航空电磁探测系统在高空飞行时对应感应电动势的发射电流，设一组m个测点，每个测点n个采样点的航空电磁探测系统高空飞行时发射的电流数据i0(n×m)。
高空接收到的感应电动势v0(n)做傅立叶变换得到v0(ω),高空中的发射电流i0(n)做傅立叶变换得i0(ω)。设航空电磁探测系统的系统的单位冲击响应是h0(t)，那么它的频域表示就是h0(ω)，则此时的系统响应可以表示为
h0(ω)＝v0(ω)/i0(ω)(6)
其次，录入航空电磁探测系统在测线飞行时测量的感应电动势数据，设一组m个测点，每个测点n个采样点的航空电磁探测系统测线飞行时接收的感应电动势数据v(n×m)，做快速傅立叶变换成vn×m(ω)，由于测线飞行时的系统接收到的响应是一部分来自于地下的导体感应到电流变化产生的二次场，另一部分是来自探测系统的金属外壳等，所以再次根据卷积定理可知，去除系统响应后为:
最后，计算校正因子，校正大地响应。
录入航空电磁探测系统在测线飞行时的发射电流数据i(n)，经快速傅立叶变换成i(ω)。我们将飞行中预先设计的标准发射电流即为c(n),(经快速傅立叶变换成c(ω))作为参考。无论高空还是测线中，每一个实际的电流都是在基准电流上经历微小的漂移和跳跃，所以，实际电流的傅立叶变换不完全等同于c(ω)。为了校正这种误差，在频率域乘以一个校正因子，我们把这个校正因子定义为比率(i(ω)/c(ω))*(c(ω)/a(ω))。这个校正因子主要有两个作用，一个是通过这个比率值得大小可以判断高空和侧线上发射电流的质量，也可以预先粗略估计响应的质量，第二，可以一定程度校正大地的响应，使大地响应更接近真实值。所以，反卷积的原理公式就写成了
r(ω)＝h(ω)*(i(ω)/c(ω))*(c(ω)/a(ω))(8)
可以看到当比率c(ω)/a(ω)校正了漂移和跳变时，比率i(ω)/c(ω)提供了理想波形的反卷积。可能c(ω)看起来在分子和分母的位置上可以去掉，但是需要在最后的反卷积前进行一次这样的处理。