Procesamiento e Interpretación de Datos Magnéticos de UAV: Un Flujo de Trabajo Basado en una Descomposición de Modo Variacional Mejorada y el Algoritmo de Levenberg-Marquardt
Autores: Zheng, Yaoxin; Li, Shiyan; Xing, Kang; Zhang, Xiaojuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Procesamiento e Interpretación de Datos Magnéticos de UAV: Un Flujo de Trabajo Basado en una Descomposición de Modo Variacional Mejorada y el Algoritmo de Levenberg-Marquardt
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Exploración magnética
Procesamiento de datos
Método de interpretación
Descomposición en modos variacionales
Deconvolución de Euler
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se han convertido en un punto caliente de investigación en el campo de la exploración magnética debido a sus ventajas únicas, como bajo costo, alta seguridad y facilidad de operación. Sin embargo, la falta de un método efectivo de procesamiento e interpretación de datos limita su implementación futura. En vista de esta situación, se propone en este artículo un flujo de trabajo completo para el procesamiento e interpretación de datos magnéticos de VANT, que se puede dividir en dos pasos: (1) se aplica la descomposición de modo variacional mejorada (VMD) a los datos originales para mejorar su relación señal-ruido tanto como sea posible, y el número de modos de descomposición K se determina de manera adaptativa según las características del modo; (2) los parámetros de la posición del objetivo y el momento magnético se obtienen primero mediante deconvolución de Euler, y luego se utilizan como información previa del algoritmo de Levenberg-Marquardt (LM) para mejorar aún más su precisión. Se llevan a cabo experimentos para verificar la efectividad del método propuesto. Los resultados muestran que el método propuesto puede mejorar significativamente la calidad de los datos originales; al combinar la deconvolución de Euler y el algoritmo LM, el error de posicionamiento horizontal se puede reducir de 15.31 cm a 4.05 cm, y el error de estimación de profundidad se puede reducir de 16.2 cm a 5.4 cm. Además, el método propuesto se puede utilizar no solo para la detección y localización de objetivos cercanos a la superficie, sino también para el trabajo posterior, como la eliminación de objetivos (por ejemplo, la munición sin explotar).
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se han convertido en un punto caliente de investigación en el campo de la exploración magnética debido a sus ventajas únicas, como bajo costo, alta seguridad y facilidad de operación. Sin embargo, la falta de un método efectivo de procesamiento e interpretación de datos limita su implementación futura. En vista de esta situación, se propone en este artículo un flujo de trabajo completo para el procesamiento e interpretación de datos magnéticos de VANT, que se puede dividir en dos pasos: (1) se aplica la descomposición de modo variacional mejorada (VMD) a los datos originales para mejorar su relación señal-ruido tanto como sea posible, y el número de modos de descomposición K se determina de manera adaptativa según las características del modo; (2) los parámetros de la posición del objetivo y el momento magnético se obtienen primero mediante deconvolución de Euler, y luego se utilizan como información previa del algoritmo de Levenberg-Marquardt (LM) para mejorar aún más su precisión. Se llevan a cabo experimentos para verificar la efectividad del método propuesto. Los resultados muestran que el método propuesto puede mejorar significativamente la calidad de los datos originales; al combinar la deconvolución de Euler y el algoritmo LM, el error de posicionamiento horizontal se puede reducir de 15.31 cm a 4.05 cm, y el error de estimación de profundidad se puede reducir de 16.2 cm a 5.4 cm. Además, el método propuesto se puede utilizar no solo para la detección y localización de objetivos cercanos a la superficie, sino también para el trabajo posterior, como la eliminación de objetivos (por ejemplo, la munición sin explotar).