آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی مبتنی بر روش تجزیه حالت تجربی و ویژگی حداقل آنتروپی

Abstract

آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی (MAD)، یک روش غیرفعال برای آشکارسازی هوا پایه اجسام زیرسطحی است. امواج نوری، راداری و صوتی، قادر به عبور از هوای آزاد به محیط آب دریا و نفوذ به عمق آب نبوده، میرا شده و یا به محیط هوا برمی‌گردند. از طرف دیگر خطوط نیروی میدان مغناطیسی در این مرز بدون تغییر هستند. روش‌ MAD بر اساس اندازه‌گیری کوچک‌ترین تغییرات یا اختلال ایجادشده در میدان مغناطیسی زمین براثر عبور یک شئ فرو مغناطیسی و میدان دو‌قطبی مغناطیسی تولیدشده در اطراف آن، استوار است و به‌ویژه در آب‌های کم‌عمق، یکی از کارآمدترین روش‌ها به شمار می‌رود. با توجه به کاهش سریع میدان مغناطیسی با افزایش فاصله، اختلال مغناطیسی تولیدشده توسط هدف مغناطیسی در فاصله دور، معمولاً در نویز مغناطیسی، مدفون می‌شود و به‌عبارت‌دیگر نسبت سیگنال به نویز (SNR) پایین می‌آید. در این مقاله به‌منظور بهبود عملکرد آشکارسازی اختلال مغناطیسی در SNR پایین، یک روش ترکیبی از MAD مبتنی بر روش تجزیه حالت تجربی (EMD)، و حداقل آنتروپی، پیشنهادشده است. به‌منظور ارزیابی عملکرد روش، یک دستگاه اندازه‌گیری الکترونیکی ساخته‌شده و داده‌های مغناطیسی به‌صورت میدانی از دریای کاسپین در محدوده‌ی بندر انزلی برداشت‌شده است. این داده‌ها که آغشته به نویز مغناطیسی محیطی است به روش آنتروپی موردبررسی قرارگرفته است. با توجه به ویژگی آنتروپی، ناهنجاری مغناطیسی هر زمان که آنتروپی زیر آستانه‌ی تعریف‌شده تنزل یابد، تشخیص داده می‌شود. به‌این‌ترتیب، روش پیشنهادی برای آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی ضعیف هم مؤثر است. نتایج آزمایش نشان‌دهنده احتمال آشکارسازی بالای روش پیشنهادی برای SNR ورودی پایین است. در مقایسه با SNR سیگنال اصلی که 10dB- است، SNR سیگنال بازسازی‌شده به 8dB بهبودیافته است. به‌علاوه، زمان کل به‌روزرسانی پارامترهای تابع چگالی احتمال PDF) (، نویز حدود 0/075s به‌دست‌آمده است.

Keywords

• آشکارساز اختلال مغناطیسی(mad)
• روش تجزیه حالت تجربی(emd)
• توابع حالت ذاتی(imf)
• آنتروپی