طراحی آشکارساز هواپایه‌ی ناهنجاری مغناطیسی (mad) زیرسطحی‌ها مبتنی بر روش تجزیه حالت تجربی (emd)

کاوش محیط اقیانوس‌ها و دریاها، از زمان‌های دور موردتوجه کاوشگران و بهره‌برداران در زمینه‌های مختلف اعم از علمی و فرهنگی تا انگیزه‌های صنعتی و نظامی بوده است. در روش‌های موجود برای مقاصد آشکارسازی هوا پایه‌ی اجسامی همچون زیردریایی‌ها، مهمات عمل‌نکرده، مین‌های دریایی، کشتی‌های مغروق، خطوط لوله‌های زیرآبی و ... در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها، نیاز است که یک فرستنده و گیرنده در سطح آب دریا برای ارتباط بین هواپیما و محیط زیر آب قرار گیرد. ولی با استفاده از روش آشکارسازی اختلال مغناطیسی، دیگر نیازی به این فرستنده و گیرنده‌ی رابط بین سطح آب دریا و زیرسطح نیست، زیرا خطوط نیروی میدان مغناطیسی، توانایی گذر از این مرز را بدون تغییر دارا هستند. بر‌این‌اساس، تکنیک‌ استفاده‌ از امواج مغناطیسی برای آشکارسازی زیر‌سطحی‌ها، تحت عنوان سامانه‌های آشکارساز ناهنجاری مغناطیسی(mad) مطرح‌شده است که 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. در این مقاله، روش تجزیه حالت تجربی (emd)، برای تشخیص ناهنجاری‌های مغناطیسی پیشنهادشده است. اساس کار emd پالایش مکانی یا زمانی سیگنال برحسب مشخصات نقاط اکسترمم است. مولفه‌های تجزیه که به توابع مود ذاتی (( imf مشهورند، به ترتیب، شامل نوارهای فرکانسی زیاد تا کم است. بدین منظور، از‌آنجایی‌که ناهنجاری مغناطیسی و نویز پس‌زمینه‌ی مغناطیسی محیط، دارای فرکانس‌های مختلف هستند، روش جدید پیشنهادی، روشی کارآمد در جداسازی این دو طیف فرکانسی است. این روش نسبت به روش‌های معمول و متداول مانند تبدیل فوریه یا برازش چند‌جمله‌ای، دقت بیشتر و محاسبات و پیچیدگی کمتری دارد.

design of subsurface airborne magnetic anomaly detection(mad) based on empirical mode decomposition(emd)

abstract: the exploration of the ocean environment, from distant times has been considered by explorers and beneficiaries in various fields ranging from scientific and cultural to industrial or military incentives. in existing methods for air detection purposes, basic objects such as submarines, uxo, sea mines, submerged ships, underwater pipelines, etc. in the deep seas and oceans, it is necessary for a transmitter and receiver to be placed at sea level to communicate between the aircraft and the underwater environment. but using the magnetic anomaly detection method, this transmitter and receiver not required to interface between sea level and subsurface because magnetic field force lines can cross this boundary unchanged. accordingly, the technique of using magnetic waves to detect sub surfaces has been proposed under the title of magnetic anomaly detector (mad) systems, which is based on measuring the smallest changes or disturbances in the earth’s magnetic field due to the passage of a ferrous magnetic object and the magnetic bipolar field generated around it, and especially in shallow waters, is one of the most efficient methods. in this paper, empirical mode decomposition algorithm has been suggested to detect magnetic anomalies. the basis of emd is the spatial or temporal refinement of the signal according to the characteristics of extreme points. decomposition components include high to low frequency bands respectively. for this purpose, since the magnetic anomaly has both high and low frequency, this new method is an efficient way to separate these two frequency spectrums. this method has more accuracy and less calculations and complexity than usual and common methods such as fourier transform or polynomial fitting.