本申请涉及电磁探测，特别是涉及基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法。
背景技术：
1、全球超过60个国家地下仍然埋藏着超过1.1亿枚未爆弹药，这不仅威胁到民众的生命安全，也严重污染了大片土地。在过去30年间，每年约有3万人因未爆弹药事故受到严重伤害。国际上针对此问题已经设立了多个研究专项，旨在提高探测与处理这些危险物品的技术水平。面对这一挑战，迫切需要开发一种高效的探测技术，专门针对掩埋在地下的未爆弹药进行搜索和识别，以实现对目标区域的近地面密集扫描，获取高质量的检测数据，用于目标的精确定位和识别。
2、现有的利用磁异常探测在地下目标检测中存在一些局限性。首先，现有方法侧重于检测地下目标是否存在，而对于目标的具体属性，如尺寸、磁矩、深度等关键物理特性的获取则较为有限。这主要是因为常规磁场探测方法在设计时，往往忽略了目标尺寸对磁异常信号的影响，导致无法准确地区分目标的大小或形状。此外，虽然这些方法可以定位到目标的大致位置，但通常难以提供足够的信息来精确计算目标的磁矩或者深入分析目标的深度。磁矩是衡量物体总磁性的量度，深度信息则关系到后续挖掘或处理的安全性和效率，这些都是评估未爆弹药等潜在危险物品时极为重要的参数。
3、受限于现有方法数据分析和处理能力的限制，导致对目标掩埋物的描述不够全面，影响探测的准确性和效率。在实际应用中，这可能意味着更高的操作风险和更低的任务完成率，特别是在需要高精度和高安全性的操作场景中。
4、因此，为了克服这些缺陷，研发更先进的探测技术，能够更全面地识别和定位地下目标的各种物理特性，是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，实现检测未爆弹目标物的存在，并深入分析目标物属性，区分不同尺寸的目标物，实现更高的准确性及可靠性。
2、为实现上述目的，本申请实施例提供了一种基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，包括：
3、磁异常指纹获取步骤，利用磁场传感器采集目标区域的磁场数据进行差分处理，提取得到磁异常指纹信号；其中，磁场传感器基于搭载的探测系统自预设路径起点至预设路径终点以一定速度v移动。
4、目标物位置信息获取步骤，将目标物等效为磁偶极子，基于磁偶极子模型、磁异常指纹信号及所述磁场传感器的轨迹数据利用粒子群优化算法反演得到目标物的磁矩大小、目标物位置及探测系统与目标物的最短路径cpa(closest path approach)，该最短路径cpa即为目标物的掩埋深度。
5、目标物探测识别步骤，基于所述最短路径及感应夹角θ计算得到感应区间d，并解析所述磁异常指纹信号曲线的时频域特征，结合所述时频域特征、磁矩大小、感应区间d及最短路径中任一者或任二者之间的约束关系判断目标物是否为探测目标。
6、在其中一些实施例中，所述磁异常指纹获取步骤进一步包括：
7、数据处理步骤，将所述磁场传感器采集的磁场数据与轨迹数据拟合映射，通过拟合映射将磁场传感器采集的数据和相应的位置数据(如gps轨迹)进行整合，以确保磁场数据能够准确地对应到实际地理位置上，从而使后续的数据处理更加精确，并将数据的地理坐标(经纬度)转换为以米为单位的笛卡尔坐标系，提高物理模型计算的准确性和效率；
8、目标数据提取步骤，从转换后的数据中提取目标区域的磁场数据以及对应的轨迹数据，其中所述轨迹数据表示为r(t)＝r0+v(t-t0)，r0用于表示磁场传感器处于距离目标物最近的接近点，即当r0确定时可以得到最短路径cpa，v用于表示磁场传感器的移动速度，t用于表示当前时间，t0用于表示磁场传感器处于距离目标物最近的时刻。
9、在其中一些实施例中，所述目标物位置信息获取步骤进一步包括：
10、将所述轨迹数据带入所述磁偶极子模型的梯度张量，并将磁感应强度矢量b表示为三分量线性模型；
11、结合所述三分量线性模型及磁异常指纹信号的垂直梯度模型进行反演，基于粒子群优化算法对目标物位置x、y、z、磁矩m、r0估计得到最优磁矩大小、目标物位置及探测系统与目标物的最短路径cpa，最短路径cpa、感应夹角。
12、在其中一些实施例中，所述三分量线性模型表示为如下计算模型：
13、
14、其中，μ0为磁导率，x、y、z为目标物位置的坐标，mx、my、mz为目标物的磁矩矢量，特征时间量τ＝(t-t0)v/r0＝(x-x0)/r0，f1、f2、f3为安德森函数，表示为：f1(τ)＝1/(1+τ2)52,，f2(τ)＝τ/(1+τ2)52，f3(τ)＝τ2/(1+τ2)52。
15、在其中一些实施例中，所述垂直梯度模型表示为如下计算模型：
16、
17、其中，
18、
19、φ为当地地磁倾角，β为当地地磁偏角，f4、f5、f6为安德森函数。
20、在其中一些实施例中，所述时频域特征中时域特征包括信号幅值、信号持续时间、波宽，所述时频域特征中频域特征包括频带宽度。
21、在其中一些实施例中，所述约束关系包括：确定时域特征与目标物磁矩大小、所述最短路径cpa的约束关系，确定频域特征与所述速度、所述最短路径cpa的约束关系。
22、在其中一些实施例中，所述信号幅值与所述磁矩大小成正比关系，所述信号幅值与所述最短路径cpa的三次方成反比关系，所述信号持续时间与所述最短路径cpa成正比关系。
23、在其中一些实施例中，所述频带宽度与所述速度成正比关系，所述频带宽度与所述最短路径cpa成反比关系。
24、在其中一些实施例中，基于不同种类的未爆弹类型及其在不同测试环境下的磁异常指纹信号的不同，得到批量反演出的目标物磁矩大小、目标物位置、最短路径cpa、感应区间及解析得到的时频域特征，任意组合目标物磁矩大小、目标物位置、最短路径cpa、感应区间及所述时频域特征的相对关系建立数据库，从而关联形成知识图谱或训练形成预测模型，实现自动定位目标物并预测出目标物尺寸和种类。
25、相比于相关技术，本申请实施例提供的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，通过磁偶极子模型及垂向梯度量反演出目标物的磁矩和最短路径cpa，通过结合对磁异常指纹信号的曲线特征、磁矩大小、最短路径cpa等分析，实现准确定位未爆弹，并识别目标，经测试，本申请实施例的反演磁矩误差小于3％，最短路径cpa(即深度)误差可达2cm，为未爆弹探测与识别提供了更高的准确性和可靠性。
26、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
1.一种基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，所述磁异常指纹获取步骤进一步包括：
3.根据权利要求2所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，所述目标物位置信息获取步骤进一步包括：
4.根据权利要求3所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，所述三分量线性模型表示为如下计算模型：
5.根据权利要求4所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，所述垂直梯度模型表示为如下计算模型：
6.根据权利要求2所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，所述时频域特征中时域特征包括信号幅值、信号持续时间、波宽，所述时频域特征中频域特征包括频带宽度。
7.根据权利要求6所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，所述约束关系包括：确定时域特征与目标物磁矩大小、所述最短路径cpa的约束关系，确定频域特征与所述速度、所述最短路径cpa的约束关系。
8.根据权利要求7所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，所述信号幅值与所述磁矩大小成正比关系，所述信号幅值与所述最短路径cpa的三次方成反比关系，所述信号持续时间与所述最短路径cpa成正比关系。
9.根据权利要求7所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，所述频带宽度与所述速度成正比关系，所述频带宽度与所述最短路径cpa成反比关系。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基于磁异常指纹曲线解析的掩埋未爆弹探测识别方法，其特征在于，基于不同种类的未爆弹类型及其在不同测试环境下的磁异常指纹信号的不同，得到批量反演出的目标物磁矩大小、目标物位置、最短路径cpa、感应区间及解析得到的时频域特征，任意组合目标物磁矩大小、目标物位置、最短路径cpa、感应区间及所述时频域特征的相对关系建立数据库。
