面向磁异常感知的量子信息处理关键技术研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771168
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0110.量子通信与量子信息处理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Quantum information perception is the research field aims to the high sensitivity information perceptual which utilized the quantum characters of the microscopic particle. The perception of the abnormal information of magnetic field is wildly used in the fields of energy, geology, rescue, navigation and reconnaissance which can detect the abnormal feature of the magnetic field with high precision and sensitivity by utilized the high sensitive quantum magnetometer as the sensor, combined with the information processing technologies. This project aims to the key techniques of the magnetic abnormal feature perception utilizing high sensitivity quantum magnetometer. Firstly, to establish the general model of the abnormal information detection of magnetic field which indicates the physical processing of the magnetic abnormity detection, the signal feature of the target and the factors of the errors. Secondly, to establish the novel magnetic compensation model with consider of the influence of the onboard equipment and propose the magnetic compensation scheme and algorithms with high precision of measurement. Thirdly, to investigate the external magnetic interference factors and their monitoring methods, to proposed the corresponding compensation methods aims to the gradient and the daily variation of the earth magnetic field, etc. Fourthly, to establish the model of the magnetic abnormal targets and build the feature library of their magnetic abnormal signal, and propose the signal detection method and the information perception method under the low signal-noise rate condition. Finally, to achieve the long distance and high precision perception of the magnetic abnormal feature and situation which would support the applications in fields of the energy, military, health and etc.
量子信息感知是利用微观粒子的量子特性,以实现高灵敏度的信息感知为目标的科学技术研究。量子磁异常信息感知是高灵敏度量子磁力仪为核心传感器部件,结合信息处理技术实现对磁异常的高精度、高灵敏度感知,进而反映感知对象难以察觉的弱隐信息,广泛应用于能源、地质、救援、导航和军事侦察等领域。本课题拟针对基于高灵敏度量子磁力仪的磁异常信息感知关键技术展开研究,建立磁异常感知通用模型,对磁异常感知的物理过程、目标信号特征及误差因素进行分析;建立包含机载设备因素的载具平台干扰磁场模型,提出高精度测量条件下的平台磁干扰补偿算法和方案;研究外源性因素干扰磁场及其监测方法,提出针对地磁梯度、日变等因素的干扰补偿方法;研究磁异常感知目标模型,建立典型磁异常信号特征库,提出低信噪比条件下的磁异常信号检测方法和信息感知方法,实现远距离、高精度的磁异常态势感知,为基于磁异常的能源、军事、医疗等领域的磁法应用提供支撑。

结项摘要

本项目针对量子信息感知领域的重要分支量子磁异常感知技术及典型应用,研究在高灵敏度量子磁力仪的探测数据基础上的信息处理方法。基于对各种磁干扰因素的相关性和磁异常目标特征的深入分析,围绕平台磁净化辅助定位、磁异常感知信号的预处理、高精度综合磁干扰补偿和磁异常目标信号检测这几方面展开研究。.首先,通用磁异常感知模型面向典型应用场景中的磁异常目标,综合考虑其磁场传播环节、测量环节及信号处理环节中磁异常特征的传递、变换和损耗,建立一个尽可能全面的磁异常感知问题的描述、分析模型,对不同应用中磁异常目标探测的能力边界、技术方案的分析提供支撑;.第二,在理论模型的研究基础上,注意到在现实中机体上安装的各种电气设备、机械设备所产生干扰磁场是不可忽略。因此,分别对电气、机械等方面的不同因素引起的干扰磁场分别进行建模并理清其关联物理量,通过对其关联物理量的测量实现对干扰磁场的计算和补偿。.进而,为了在实际系统中实现更稳定的动态噪声,提出基于多模型多参数的平台磁干扰补偿方法,充分利用TL模型的共线性与航向之间的相关性提高航磁补偿过程动态噪声的稳定性,解决了航磁补偿系统动态噪声方向性的问题。进一步对外源性磁干扰的预测与补偿方法进行了研究,在对航磁补偿背景下的地磁场进行分析后,提出了基于卡尔曼滤波器的地磁预测技术以线性模型对外源性磁干扰进行描述。.最后,为了对磁异常信号进行感知和检测,对于磁异常目标产生的突发、微弱信号,对其特征进行透彻的分析和表达,进而寻找合适的信号检测与信息感知方法。.本项目研究内容针对磁异常感知系统中的关键科学问题,从磁异常感知模型入手,着重解决干扰补偿和目标检测两大环节的关键技术,直接支持高精度磁异常感知的应用;从研究方法的角度,坚持从理论分析到算法设计、再到实验验证的研究方法,不仅关注理论问题的解决和新方法的提出,更注重从实验验证中甄选优秀的方法,注重系统性能指标而不是单一测试指标。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(10)
An Aeromagnetic Compensation Method Based on a Multimodel for Mitigating Multicollinearity
一种基于多模型的减轻多重共线性的航磁补偿方法
  • DOI:
    10.3390/s19132931
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Sensors (Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Guanyi;Han Qi;Peng Xiang;Zou Pengyi;Wang Haidong;Du Changping;Wang He;Tong Xiaojun;Li Qiong;Guo Hong
  • 通讯作者:
    Guo Hong
Adaptive filtering method for magnetic anomaly detection
磁异常检测的自适应滤波方法
  • DOI:
    10.1117/1.jrs.12.025003
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Applied Remote Sensing
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhao Guanyi;Han Qi;Tong Xiaojun;Guo Hong
  • 通讯作者:
    Guo Hong
Digital image manipulation detection with weak feature stream
具有弱特征流的数字图像操纵检测
  • DOI:
    10.1007/s00371-021-02146-x
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    The Visual Computer
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hao Chen;Qi Han;Qiong Li;Xiaojun Tong
  • 通讯作者:
    Xiaojun Tong
Extended aeromagnetic compensation modelling including non-manoeuvring interferences
扩展的航磁补偿模型,包括非机动干扰
  • DOI:
    10.1049/iet-smt.2018.5654
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    IET SCIENCE MEASUREMENT & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Du, Changping;Wang, Haidong;Guo, Hong
  • 通讯作者:
    Guo, Hong
A novel general blind detection model for image forensics based on DNN
一种基于DNN的新型通用图像取证盲检测模型
  • DOI:
    10.1007/s00371-021-02310-3
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    The Visual Computer
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hao Chen;Qi Han;Qiong LI;Xiaojun Tong
  • 通讯作者:
    Xiaojun Tong
共 7 条
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    吕丽华
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    马淑然
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    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    韩琦;党文庆;郭翔宇;李雅婷;秦小伟;李鹏飞;吕丽华
  • 通讯作者:
    吕丽华
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    长春工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李洪梅;白雪;韩琦;何禹志;仲昭辉
  • 通讯作者:
    仲昭辉
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    22.0 万元
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    青年科学基金项目