徐 磊，張志強(qiáng)，*，林朋飛，劉一飛，林春生

（1. 海軍工程大學(xué) 兵器工程學(xué)院，湖北 武漢 430034；2. 海軍大連艦艇學(xué)院 水武與防化系，遼寧 大連 430010）

0 引言

被地磁場(chǎng)磁化后的鐵磁性物體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)會(huì)影響恒定分布的地磁場(chǎng)，這種引起地磁場(chǎng)產(chǎn)生異常的現(xiàn)象稱為磁異常。磁異常檢測(cè)是指利用磁測(cè)量設(shè)備通過(guò)采集目標(biāo)區(qū)域的磁異常信息，按照一定的方法對(duì)信息進(jìn)行處理進(jìn)而獲得目標(biāo)區(qū)域內(nèi)磁性目標(biāo)若干特性的技術(shù)。被廣泛應(yīng)用于水下或地下目標(biāo)探測(cè)[1-2]、航空磁測(cè)[3]、導(dǎo)航定位、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、人道救援[4]等諸多領(lǐng)域。

與聲吶和雷達(dá)等主動(dòng)檢測(cè)方法相比，磁異常檢測(cè)技術(shù)是一種典型的被動(dòng)無(wú)接觸檢測(cè)手段。一方面，磁場(chǎng)在固液氣3種形式的物質(zhì)間傳播時(shí)基本不會(huì)改變傳播方向，這種特性有助于保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而無(wú)論是聲音、光線還是電磁波都會(huì)發(fā)生方向或者能量的變化；另一方面，磁異常檢測(cè)技術(shù)是一種依賴地球磁場(chǎng)特性的無(wú)源檢測(cè)方法，基本沒(méi)有天氣條件的限制，不易被目標(biāo)發(fā)現(xiàn)，具有隱蔽性能好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)[5]。憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，磁異常檢測(cè)技術(shù)都具有廣闊的應(yīng)用前景[6]。

本文研究了磁目標(biāo)檢測(cè)方法，從信號(hào)特征構(gòu)建的角度出發(fā)，闡述了OBF檢測(cè)方法、MED方法和HOC檢測(cè)方法的檢測(cè)原理，綜述了磁目標(biāo)檢測(cè)方法的研究進(jìn)展，總結(jié)了今后的發(fā)展趨勢(shì)，為接下來(lái)的研究提供參考。

1 磁異常檢測(cè)的原理

對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行準(zhǔn)確的提取和判斷是磁目標(biāo)檢測(cè)方法的核心，根據(jù)信號(hào)特征構(gòu)建的對(duì)象，檢測(cè)方法主要分為2種類型：一種是對(duì)目標(biāo)信號(hào)建模，分析目標(biāo)信號(hào)的參量特征，判斷目標(biāo)的存在性；另一種是研究磁背景信號(hào)，通過(guò)研究噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)比分析其與無(wú)目標(biāo)時(shí)的信號(hào)差異，利用噪聲特征判斷目標(biāo)的存在性。

1.1 目標(biāo)信號(hào)特征檢測(cè)的原理

OBF檢測(cè)是基于目標(biāo)信號(hào)特征檢測(cè)的常用方法，根據(jù)磁異常信號(hào)模型，標(biāo)量磁異常的信號(hào)序列可以利用3個(gè)互不相關(guān)的基函數(shù)通過(guò)線性組合表示出來(lái)，經(jīng)過(guò)斯密特正交化和歸一化處理后，基函數(shù)轉(zhuǎn)化為OBF。分析發(fā)現(xiàn)OBF的能量值集中在某一段區(qū)域內(nèi)，因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正交基的函數(shù)性質(zhì)，計(jì)算出任意確定信號(hào)所對(duì)應(yīng)的線性組合系數(shù)，隨后構(gòu)建檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，判斷信號(hào)序列中目標(biāo)存在的可能性。其檢測(cè)過(guò)程如圖1所示。

圖1 OBF檢測(cè)器的檢測(cè)過(guò)程Fig.1 Detection process of OBF detector

圖1中：ω是一個(gè)和磁測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的無(wú)量綱函數(shù)，也稱之為特征時(shí)間；φ1′(ω)，φ2′(ω)與φ3′(ω)線性無(wú)關(guān)的基函數(shù)；bn′′ (n= 1 ,2,3,4)構(gòu)建能量函數(shù)EN的系數(shù)。OBF的能量集中在滑動(dòng)窗范圍內(nèi)，在固定滑動(dòng)窗的條件下，對(duì)采集到的磁信號(hào)遍歷求EN，若磁性目標(biāo)存在，EN明顯變大，超出預(yù)設(shè)門限值，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。

1.2 噪聲信號(hào)特征檢測(cè)的原理

基于噪聲信號(hào)特征的檢測(cè)方法主要包括 MED檢測(cè)器和HOC檢測(cè)器。

1）MED檢測(cè)原理。

磁異常信號(hào)較單純的高斯白噪聲信號(hào)而言，有序程度較高，而信息熵是評(píng)價(jià)信號(hào)有序化程度的一種參數(shù)，信號(hào)越有序，信息熵越小。無(wú)磁目標(biāo)存在時(shí)，環(huán)境噪聲基本完全無(wú)序，信息熵較大，而磁目標(biāo)的存在影響了原噪聲的無(wú)序分布，使信息熵發(fā)生改變。因此可以將測(cè)得的磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的信息熵序列，觀察信息熵的變化趨勢(shì)并設(shè)定閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁目標(biāo)的檢測(cè)，此即MED檢測(cè)方法的原理，MED檢測(cè)器的構(gòu)建如圖2所示。

圖2中：h( i)表示信息熵序列； p( xi)表示xi點(diǎn)處的概率密度函數(shù)值；L表示滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)度。和環(huán)境噪聲相比，磁異常信號(hào)有序程度較高。因此，信息熵較小，在將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為信息熵的過(guò)程中，一旦檢測(cè)到磁目標(biāo)的存在，信息熵會(huì)出現(xiàn)很明顯的下降趨勢(shì)，當(dāng)信息熵值小于閾值ζ時(shí)，判定磁目標(biāo)存在，實(shí)現(xiàn)磁目標(biāo)的檢測(cè)。

2）HOC檢測(cè)原理。

過(guò)零數(shù)是指時(shí)域信號(hào)在去除線性分量后，其數(shù)值產(chǎn)生正負(fù)變化的總數(shù)。HOC定義為利用 k階差分算子?k求時(shí)域信號(hào)的 k階差分函數(shù)后，該差分函數(shù)的過(guò)零數(shù)。過(guò)零率定義為過(guò)零數(shù)與最大過(guò)零數(shù)的比值。顯然高斯白噪聲的高階過(guò)零率應(yīng)當(dāng)是一組穩(wěn)定值，任意時(shí)間段內(nèi)不會(huì)發(fā)生明顯的變化，然后當(dāng)信號(hào)中混雜有磁異常信號(hào)時(shí)，高階過(guò)零率必定會(huì)發(fā)生顯著變化，這種差異定義為高級(jí)過(guò)零率差。HOC檢測(cè)器就是通過(guò)判斷高階過(guò)零率差來(lái)判斷磁目標(biāo)的存在性，其檢測(cè)過(guò)程如圖3所示[7-8]。

圖3 HOC檢測(cè)器的檢測(cè)過(guò)程Fig.3 Detection process of HOC detector

圖3中：N表示 k階差分函數(shù)的過(guò)零數(shù)目；Δk(Raten)是實(shí)施檢測(cè)前環(huán)境噪聲的高階過(guò)零率差；Δk(Rates)是測(cè)量數(shù)據(jù)的高階過(guò)零率差。穩(wěn)定的噪聲環(huán)境下，用于過(guò)零率檢測(cè)的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量是一個(gè)恒定值，基本保持不變，當(dāng)有磁異常存在時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量會(huì)發(fā)生明顯變化，當(dāng)其變化值大于檢測(cè)閾值時(shí)，判定磁目標(biāo)存在，完成檢測(cè)。

2 磁異常檢測(cè)方法研究現(xiàn)狀

2.1 基于目標(biāo)信號(hào)特征的檢測(cè)方法

21世紀(jì)初，以色列的 Lev Frumkis 團(tuán)隊(duì)首次提出了 OBF檢測(cè)理論，并不斷拓展和完善其檢測(cè)性能。首先研究了基于磁總場(chǎng)異常的 OBF檢測(cè)方法，利用5個(gè)正交基函數(shù)表示標(biāo)量磁總場(chǎng)異常信號(hào)，構(gòu)建了確定基函數(shù)下的能量函數(shù)，分析了垂直和水平分布磁傳感器的差異，提高了磁異常信號(hào)的信噪比[9]。隨后，研究了基于磁總場(chǎng)梯度的 OBF檢測(cè)方法，將基函數(shù)由5個(gè)簡(jiǎn)化至4個(gè)，利用簡(jiǎn)化模型驗(yàn)證了檢測(cè)方法的有效性和穩(wěn)定性[10]。緊接著，為了提到 OBF檢測(cè)方法的檢測(cè)性能，對(duì)滑動(dòng)窗、偏移常量和特征時(shí)間等核心參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，去除了恒定偏差和線性時(shí)間趨勢(shì)，進(jìn)一步提高了檢測(cè)方法的信噪比[11]。在高斯白噪聲條件下，OBF檢測(cè)器具有最理想的檢測(cè)性能，但在非高斯白噪聲存在時(shí)，檢測(cè)性能受到很大的影響。

針對(duì)環(huán)境噪聲問(wèn)題，Sheinker分析了地磁噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，得出其功率譜密度近似服從1/ fα( 0 ＜ α＜ 2 )分布的結(jié)論，并提出基于 AR模型的白化濾波方法，即先對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行AR濾波，隨后利用 OBF檢測(cè)方法完成檢測(cè)，仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明了白化效果的性能[12]。之后，噪聲白化方法不斷得到擴(kuò)展，OBF檢測(cè)方法也不斷地改進(jìn)，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。2015年，Pepe等[13]通過(guò)多級(jí)模型對(duì)磁異常進(jìn)行泛化，利用廣義似然比測(cè)試實(shí)現(xiàn)了OBF檢測(cè)方法在多磁目標(biāo)檢測(cè)中的應(yīng)用。

林春生課題組提出了4種方法：第1種是研究磁異常信號(hào)的頻域特征，構(gòu)建在頻域內(nèi)的Parks–McClellan最優(yōu)FIR濾波器，濾波器可以有效地保存原信號(hào)的頻域數(shù)據(jù)，使環(huán)境噪聲高斯化[14]；第2種是利用小波分解的方法分解磁信號(hào)，保留其低頻分量，去除高頻噪聲，隨后利用 OBF檢測(cè)器對(duì)低頻分量進(jìn)行檢測(cè)分析[15]；第3種是利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾除環(huán)境噪聲，隨后在采用OBF檢測(cè)[16]；第4種是提出利用信號(hào)子空間的投影長(zhǎng)度來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的方法，以投影長(zhǎng)度為檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，判斷目標(biāo)的存在性，有效地減小噪聲的影響[17]。2014年，國(guó)防科技大學(xué)的聶新華詳細(xì)分析了OBF檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)和不足[18]，針對(duì)環(huán)境噪聲和電路噪聲主要來(lái)源是1/f分形噪聲的特點(diǎn)，提出將LMS算法與AR模型相融合，構(gòu)成自適應(yīng)AR模型的白化濾波方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的白化，并構(gòu)建了自適應(yīng)濾波器與 OBF檢測(cè)方法相結(jié)合的改進(jìn)磁異常檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磁目標(biāo)的檢測(cè)?；?/f分形噪聲具有非平穩(wěn)性、自相似性和長(zhǎng)程相關(guān)性的特點(diǎn)，又提出了基于小波變換的 OBF自適應(yīng)檢測(cè)方法，該方法首先利用離散小波變換處理環(huán)境噪聲，使噪聲趨于白化，隨后通過(guò)OBF檢測(cè)方法處理信號(hào)，完成能量值的計(jì)算和磁異常檢測(cè)，有效提高了磁檢測(cè)的檢測(cè)效果[19-20]。陳敏研究了自適應(yīng)AR白化濾波器，由于環(huán)境噪聲是不斷變化的，并不服從單一功率譜密度的變化規(guī)律，固定的AR濾波器濾波效果并不理想。針對(duì)此問(wèn)題，提出了用自適應(yīng)噪聲抵消器對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提高信噪比后再進(jìn)行白化率與磁檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)表明這種帶有噪聲抵消器的 OBF檢測(cè)算法檢測(cè)微弱信號(hào)的能力更強(qiáng)，使信噪比提高了 7 dB[21]。在環(huán)境噪聲處理方面，楊勇[22]、鄭鑫[23-24]等研究了基于 FIR低通濾波的OBF檢測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)在信噪比較低情況下的磁異常檢測(cè)。之后，周晗對(duì)比分析了基于 AR模型的匹配濾波器與非抽樣離散小波變換濾波器，研究發(fā)現(xiàn)兩種方法的檢測(cè)效果受目標(biāo)特征時(shí)間與小波基函數(shù)的影響較大，為了避免這類問(wèn)題，提出了基于 EMD能量檢測(cè)器的方法。該檢測(cè)器的優(yōu)勢(shì)在于不需要任何先驗(yàn)信息，并且可以根據(jù)磁異常信號(hào)的特點(diǎn)自適應(yīng)調(diào)整分析精度，性能更加穩(wěn)定[7，25]。2018年，萬(wàn)成彪將卡亨南–洛維展開式引入到OBF檢測(cè)中來(lái)，提出利用卡亨南–洛維展開修正標(biāo)準(zhǔn)正交基函數(shù)，構(gòu)建了KLE–OBF 檢波器，實(shí)現(xiàn)了有色噪聲條件下的有效磁檢測(cè)，磁目標(biāo)檢測(cè)概率提升到了 80%左右[26]。劉舒暢[27]提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的OBF檢測(cè)方法，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)估信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性和磁矩特性，隨后利用適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)層數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)構(gòu)建最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁異常的檢測(cè)，該方法在不同噪聲指數(shù)的有色高斯噪聲下具有很好的檢測(cè)性能。

對(duì)OBF檢測(cè)方法的研究不僅僅是對(duì)非高斯噪聲進(jìn)行處理，也有學(xué)者對(duì)基函數(shù)的構(gòu)建、特征參數(shù)的選擇以及檢測(cè)應(yīng)用條件等方面進(jìn)行了研究。范瑤[28]研究了磁異常總場(chǎng) OBF檢測(cè)方法后提出基于磁異常梯度信號(hào)的 OBF檢測(cè)方法以及改進(jìn)方法，重新構(gòu)建了基于白化濾波的檢測(cè)器，提高了檢測(cè)效果。劉洋對(duì)構(gòu)建能量函數(shù)的系數(shù)進(jìn)行了研究，分析了系數(shù)在橢球面上的空間分布約束，根據(jù)約束關(guān)系可以有效的修正系數(shù)值，提高了磁目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，降低了虛警率[29]。秦怡杰等[30]針對(duì)單向磁場(chǎng)梯度在短距離內(nèi)的變化很小的問(wèn)題，進(jìn)一步提出了一種全磁梯度OBF函數(shù)，從信號(hào)能量的角度提高了信號(hào)的信噪比該方法的信噪比有了很大的提高，在航磁探測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中具有重要價(jià)值。金锽锽等[31]引入雙磁梯度儀框架來(lái)滿足磁異常定位的需求，提出了一種改進(jìn)的正交基函數(shù)（OBF）進(jìn)行磁張量收縮分解，通過(guò)增加磁梯度儀的基線長(zhǎng)度，也可以提高磁異常檢測(cè)的信噪比。夏明瑤等[32]分別基于線性約束最小方差準(zhǔn)則和廣義似然比檢驗(yàn)，通過(guò)考慮信號(hào)和噪聲信息優(yōu)化基函數(shù)，提出了一種替代檢測(cè)方案。使用模擬數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與原始 OBF方法相比，本方法可以顯著提高檢測(cè)性能。

OBF檢測(cè)器只有在理想高斯白噪聲條件下才能有效工作，這極大地限制了檢測(cè)器的應(yīng)用，因此其他基于目標(biāo)信號(hào)特征的檢測(cè)方法也得到了研究，如隨機(jī)共振檢測(cè)、PCA（主成分分析）檢測(cè)等檢測(cè)方法。Sheinker選定一個(gè)基函數(shù)作為主要檢測(cè)對(duì)象，利用主成分分析法完成磁檢測(cè)過(guò)程，這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單高效[33]。為了擴(kuò)展磁檢測(cè)的應(yīng)用范圍，提高磁異常檢測(cè)性能，萬(wàn)成彪[34]、李啟飛[35]提出了基于隨機(jī)共振方法的磁異常檢測(cè)器，不同于傳統(tǒng)方法中對(duì)噪聲的抑制，這種檢測(cè)器有助于增強(qiáng)噪聲，并將噪聲轉(zhuǎn)化為有助于檢測(cè)的有用信號(hào)，這對(duì)于提高磁異常信號(hào)的檢測(cè)概率有很大的幫助。趙冠一[36]、張珂瑜[37]等人將模式識(shí)別方法引入到磁異常信號(hào)檢測(cè)中，提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分類和提取，有效提升了對(duì)磁異常目標(biāo)的檢測(cè)性能。為了提高水下目標(biāo)的信號(hào)強(qiáng)度，于振濤[38]、戴中華[39]等人提出了自適應(yīng)小波增強(qiáng)的方法，通過(guò)分析磁異常信號(hào)的頻帶方程，利用小波分解計(jì)算和重構(gòu)磁異常信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁異常信號(hào)的增強(qiáng)，仿真表明，該方法將磁異常信號(hào)的信噪比提高了10 dB左右。

基于信號(hào)特征的檢測(cè)方法不斷得到擴(kuò)展，特別是隨著傳感器技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、人工技術(shù)等新型技術(shù)的出現(xiàn)，檢測(cè)性能不斷提高，特別是 OBF檢測(cè)方法，該方法在高斯噪聲下具有比較突出的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)現(xiàn)有 OBF檢測(cè)方法的理論基礎(chǔ)主要集中于磁總場(chǎng)檢測(cè)，磁總場(chǎng)是典型的標(biāo)量場(chǎng)，損失了很多矢量信息，研究基于磁矢量的OBF檢測(cè)方法既可以發(fā)揮該類方法的突出優(yōu)勢(shì)，還可以包含磁異常的矢量信息，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 基于噪聲信號(hào)特征的檢測(cè)方法

基于目標(biāo)信號(hào)特征的檢測(cè)方法依賴于對(duì)目標(biāo)的先驗(yàn)，然而在實(shí)際應(yīng)用中，很難充分掌握磁目標(biāo)特征，這就限制了磁異常檢測(cè)的效果。為了提高磁異常檢測(cè)的性能，提出基于噪聲信號(hào)特征的檢測(cè)方法，這種方法是從背景噪聲的角度出發(fā)構(gòu)建決策統(tǒng)計(jì)量，主要包括MED檢測(cè)方法和HOC檢測(cè)方法。

在MED檢測(cè)方法的研究方面，Sheinker 等人于2008年提出了最小熵檢測(cè)方法，該方法通過(guò)研究噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，根據(jù)其時(shí)序平穩(wěn)且信息熵穩(wěn)定的特點(diǎn)構(gòu)建MED檢測(cè)器，該方法的優(yōu)勢(shì)在于不需要采集目標(biāo)區(qū)域的先驗(yàn)信息，可以實(shí)現(xiàn)在較低信噪比條件下的磁目標(biāo)檢測(cè)[40]。隨后，唐穎等人提出了一種基于差分信號(hào)的熵檢測(cè)器，利用2個(gè)磁力儀計(jì)算差分信號(hào)，通過(guò)核平滑方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，差分后的磁異常信號(hào)的熵值變化更加明顯，有效降低了虛警概率[41]。荊秋等人提出了一種混合微分的最小熵檢測(cè)方法，通過(guò)相干差和同步差抑制信號(hào)中的共模噪聲，提高了磁目標(biāo)信號(hào)的信噪比，具有良好的檢測(cè)性能[42]。

在HOC檢測(cè)方法的研究方面，Sheinker 等人于2012年提出了在頻域基于高階過(guò)零的磁異常檢測(cè)方法，該方法通過(guò)分析磁背景場(chǎng)的分布特性，計(jì)算測(cè)量信號(hào)2階差分序列的過(guò)零數(shù)，并以高階過(guò)零率構(gòu)建了檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HOC檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)在較低信噪比條件下的磁檢測(cè)[8]。袁園等人針對(duì)背景模型構(gòu)建復(fù)雜且無(wú)法滿足實(shí)際需求的問(wèn)題，對(duì)磁異常檢測(cè)進(jìn)行快速光譜分析，提出了一種二維交叉方法來(lái)識(shí)別光譜中的突變區(qū)域，該方法的優(yōu)勢(shì)在于不需要先驗(yàn)信息，能快速準(zhǔn)確地識(shí)別異常區(qū)域，實(shí)現(xiàn)磁異常檢測(cè)[43]。周家新[44]等人詳細(xì)分析了HOC檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的HOC檢測(cè)階數(shù)過(guò)低的問(wèn)題，將信號(hào)差分序列擴(kuò)展至五階，提出了自適應(yīng)HOC檢測(cè)器，有效地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離磁目標(biāo)檢測(cè)。

3 發(fā)展趨勢(shì)

磁異常檢測(cè)方法不斷成熟和發(fā)展，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外軍事和民用各個(gè)領(lǐng)域的重視，深入研究磁異常檢測(cè)技術(shù)具有重要的研究?jī)r(jià)值。

3.1 矢量磁信號(hào)特征的應(yīng)用

磁異常檢測(cè)方法逐漸從磁標(biāo)量向磁矢量方向發(fā)展，這一過(guò)程可劃分為磁總場(chǎng)檢測(cè)階段、磁總場(chǎng)梯度檢測(cè)階段、磁分量場(chǎng)檢測(cè)階段和磁張量場(chǎng)檢測(cè)階段。進(jìn)行磁信號(hào)的特征選取，標(biāo)量磁異常檢測(cè)損失了磁目標(biāo)的方向信息，所含磁異常信號(hào)信息量較少，磁矢量的應(yīng)用將是今后的重要發(fā)展方向。磁張量探測(cè)是磁異常探測(cè)最新的發(fā)展階段，具有受系統(tǒng)姿態(tài)變化影響小、受環(huán)境干擾小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，獲取目標(biāo)信息十分豐富且基本不受磁背景總場(chǎng)、磁總場(chǎng)梯度和磁分量場(chǎng)的影響，逐漸發(fā)展成為地球資源勘探、航空探測(cè)和軍事偵查等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，應(yīng)用前景非常廣闊。而 OBF檢測(cè)是高斯環(huán)境下較優(yōu)的檢測(cè)方法，因此研究基于磁張量的矢量OBF檢測(cè)方法，結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 智能優(yōu)化算法的引入

基于目標(biāo)信號(hào)的磁異常檢測(cè)方法與基于噪聲信號(hào)的磁異常檢測(cè)方法各有優(yōu)勢(shì)，在不同的使用環(huán)境中需要選擇最優(yōu)的檢測(cè)算法，甚至在相同的環(huán)境因檢測(cè)時(shí)間不同，檢測(cè)算法的優(yōu)劣也有很大的變化，因此引入量子算法、粒子群算法、遺傳算法等智能優(yōu)化算法研究自適應(yīng)信號(hào)特征選取和檢查方法。一方面將兩者的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合進(jìn)一步提高檢測(cè)方法的檢測(cè)性能，降低虛警率；另一方面可以根據(jù)環(huán)境變化自適應(yīng)選擇最優(yōu)的檢測(cè)手段，分析磁異常特點(diǎn)后智能確定最佳的檢測(cè)方法，使檢測(cè)手段智能化是今后的重要趨勢(shì)。

3.3 環(huán)境噪聲的處理

不論是目標(biāo)信號(hào)特征檢測(cè)還是噪聲信號(hào)檢測(cè)，都會(huì)涉及到無(wú)關(guān)噪聲的處理問(wèn)題，特別是非高斯噪聲的處理。同時(shí)，在噪聲處理方面，由于高斯白噪聲是一種研究比較深入，處理方法比較成熟的噪聲，將環(huán)境噪聲轉(zhuǎn)化為高斯噪聲有助于對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取和檢驗(yàn)，因此研究噪聲白化方法將非高斯噪聲轉(zhuǎn)化為高斯噪聲是一個(gè)非常重要的研究方向，當(dāng)然環(huán)境中含有的噪聲種類繁多，研究其他合理高效的噪聲處理方法也是一個(gè)重要課題。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著磁傳感器技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)領(lǐng)域的出現(xiàn)，磁異常檢測(cè)逐步由標(biāo)量磁總場(chǎng)檢測(cè)向矢量磁分量檢測(cè)過(guò)渡，由全域檢測(cè)向局域定位過(guò)渡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁目標(biāo)發(fā)現(xiàn)即定位，確定磁性目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，甚至利用磁特征參數(shù)反演物體的體積、大小、尺寸等形態(tài)特點(diǎn)，極大地?cái)U(kuò)展了磁檢測(cè)的功能。作為研究磁性目標(biāo)相關(guān)信息的重要技術(shù)手段，特別是在探測(cè)深海或地下磁性掩埋物等方面，磁異常檢測(cè)具有很好的主動(dòng)性和隱蔽性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在目標(biāo)探測(cè)定位過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。