ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВРАЩАТЕЛЬНО ИНВАРИАНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИРОДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

1. Система для геофизической разведки, включающая:
первую систему датчиков, включающую несколько датчиков магнитного поля для измерения компоненты магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников, причем магнитные датчики первой системы датчиков, измеряющие компоненты магнитного поля, представляют три оси, которые расположены в различных ориентациях относительно друг друга;
вторую систему датчиков, отстоящую от первой системы датчиков и включающую несколько датчиков магнитного поля для измерения компонент магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников, причем магнитные датчики второй системы датчиков, измеряющие компоненты магнитного поля, представляют две или три оси, которые расположены в различных ориентациях относительно друг друга; и
систему обработки для приема информации о компонентах магнитного поля, измеренных первой системой датчиков и второй системой датчиков и в зависимости от нее оценки функций преобразования на нескольких частотах для преобразования компонент магнитного поля, измеренных второй системой датчиков, в компоненты магнитного поля, измеренные первой системой датчиков, и вычисления параметров из функций преобразования, которые не зависят от вращения первой системы датчиков или второй системы датчиков относительно любой ее оси.
2. Система для геофизической разведки по п.1, отличающаяся тем, что магнитные датчики первой системы датчиков измеряют компоненты магнитного поля, представляющие три оси, которые, в сущности, перпендикулярны друг другу, и магнитные датчики второй системы датчиков измеряют компоненты магнитного поля, представляющие две или три оси, которые, в сущности, перпендикулярны друг другу.
3. Система для геофизической разведки по п.1, отличающаяся тем, что система обработки принимает три аналоговых сигнала или оцифрованную временную последовательность, представляющую изменяющийся во времени вектор магнитного поля в месте первой системы датчиков, и два или три аналоговых сигнала или оцифрованную временную последовательность, представляющую изменяющийся во времени вектор магнитного поля в месте второй системы датчиков, по которым система обработки для каждого из нескольких частотных диапазонов оценивает функции преобразования, которые преобразуют компоненты вектора в этом диапазоне от второй системы датчиков в компоненты вектора в этом диапазоне от первой системы датчиков; и по значениям функций преобразования для каждого диапазона система обработки вычисляет параметры, которые инвариантны при вращении любой из систем датчиков.
s
s
s
4. Система для геофизической разведки по любому одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что система обработки оценивает функцию преобразования на каждой частоте путем определения элементов 3Х2 или 3Х3 матрицы Т, так что элемент в i-ной строке и j-ной колонке матрицы Т является оценкой функции преобразования j-ной компоненты магнитного поля, измеренной второй системой датчиков, в i-ную компоненту магнитного поля, измеренную первой системой датчиков, и система обработки вычисляет параметры на каждой частоте путем вычисления разложения по сингулярным числам U Т V* матрицы Т, причем U и V являются унитарными матрицами, и Т является диагональной матрицей с реальными элементами с сингулярными значениями, являющимися диагональными элементами диагональной матрицы T, и причем параметры являются одним или обоими из (i) двух наибольших сингулярных значений и (ii) произведением двух наибольших сингулярных значений.
Р
Р
0
0
Р
Р
0
0
0
Р
0
Р
р
s
р
Р
Р
Р
*
*
5. Система для геофизической разведки по п.4, отличающаяся тем, что система обработки разлагает унитарные матрицы U и V в диагональные унитарные матрицы U и V и унитарные матрицы U и V; где U и V выбирают, чтобы минимизировать фазу элементов U и V; так, что разложение по сингулярным значениям может быть представлено как Т=UTV , где Т=UTV ; система обработки идентифицирует диагональные элементы Т, причем параметры кроме того включают аргументы (фазовые углы) двух наибольших диагональных элементов Т или аргумент (фазовый угол) произведения двух наибольших диагональных элементов Т, или и то, и другое.
1
2
i
6. Система для геофизической разведки по п.1, отличающаяся тем, что система обработки оценивает функцию преобразования на каждой частоте путем определения элементов 3Х2 или 3Х3 матрицы Т так, что элемент в i-ной строке и j-ной колонке матрицы Т является оценкой функции преобразования j-ной компоненты магнитного поля, измеренной второй системой датчиков, в i-ную компоненту магнитного поля, измеренную первой системой датчиков, и система обработки вычисляет параметры путем определения произведения К=T×Т, где Т является i-ным вектором-столбцом матрицы Т; и параметры являются реальной и мнимой частями комплексного числа К'=К×Re(K)/|Re(K)|.
7. Система для геофизической разведки по любому одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что первая система датчиков включает движущуюся систему датчиков, которая движется в области разведки, и вторая система датчиков включает стационарную систему датчиков.
8. Система для геофизической разведки по п.7, отличающаяся тем, что движущаяся система датчиков является бортовой системой датчиков, перемещаемой в воздухе над областью разведки, и стационарная система датчиков является наземной системой датчиков.
9. Система для геофизической разведки по п.7 или 8, отличающаяся тем, что первая система датчиков включает буксируемый узел катушек приемников для буксировки летательным аппаратом, который включает несколько катушек приемников, закрепленных в раме, которая поддерживает катушки приемников, в сущности, в постоянном положении относительно друг друга.
10. Система для геофизической разведки по п.9, отличающаяся тем, что каждая катушка приемника буксируемого узла катушек приемников размещена в соответственной секции трубчатой наружной рамы, которая определяет непрерывный проход, в котором проходит катушка приемника, причем секции трубчатой наружной рамы соединены между собой в разнесенных местах, так, что рама имеет каркасную конфигурацию, через которую может проходить воздух, и отличающаяся тем, что каждая катушка приемника упруго подвешена в проходе ее соответственной секции трубчатой наружной рамы.
11. Система для геофизической разведки по любому одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что первая и вторая системы датчиков конфигурированы для измерения компонент магнитного поля в некотором количестве частотных диапазонов, в сущности в пределах от 8 Гц до 400 Гц.
12. Система для геофизической разведки, включающая:
первую систему датчиков, включающую три магнитных датчика для измерения низкочастотных данных по магнитному полю низкой напряженности в области разведки, причем каждый из датчиков имеет отличную от других относительную ориентацию и измеряет данные по магнитному полю в отличном от других относительном направлении;
вторую систему датчиков, отстоящую от первой системы датчиков и включающую два или три магнитных датчика для измерения низкочастотных данных по магнитному полю в области разведки, причем каждый из датчиков второй системы датчиков имеет отличную от других относительную ориентацию и измеряет данные по электромагнитному полю в отличном от других относительном направлении; и
систему обработки для вычисления набора первых значений векторов по времени в зависимости от данных по магнитному полю, измеренных посредством первой системы датчиков, и вычисления набора вторых значений векторов по времени в зависимости от данных по магнитному полю, измеренных посредством второй системы датчиков, и сравнения одной или нескольких характеристик первых значений векторов и вторых значений векторов для выявления геофизической информации по области разведки.
13. Система для геофизической разведки по п.12, отличающаяся тем, что первые значения векторов и вторые значения векторов включают величину магнитного поля, причем сравнение одной или нескольких характеристик первых значений векторов и вторых значений векторов включает сравнение величин магнитного поля на некотором количестве различных частот.
14. Система для геофизической разведки по п.12 или 13, отличающаяся тем, что три магнитных датчика первой системы датчиков расположены для измерения низкочастотных данных по магнитному полю по трем прямоугольным осям, и вторая система датчиков включает два или три магнитных датчика, расположенных для измерения низкочастотных данных по магнитному полю по двум или трем прямоугольным осям.
15. Система для геофизической разведки по п.14, отличающаяся тем, что первая система датчиков является бортовой системой датчиков для пролета над областью разведки, и вторая система датчиков является стационарной системой датчиков, причем первая система датчиков включает буксируемый узел катушек приемников для буксировки летательным аппаратом, который включает три катушки приемников, закрепленных в раме, которая поддерживает катушки приемников в сущности в постоянном положении относительно друг друга.
16. Система для геофизической разведки по любому одному из пп.12-15, отличающаяся тем, что первая и вторая системы датчиков конфигурированы для измерения данных по магнитному полю в некотором количестве частотных диапазонов, в сущности в пределах от 8 Гц до 400 Гц.
17. Способ геофизической разведки, включающий:
измерение по нескольким осям в нескольких местах в области разведки компонент магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников с использованием первой системы датчиков;
измерение по нескольким осям компонент магнитного поля низкой частоты, исходящего от встречающихся в природе электромагнитных источников с использованием второй системы датчиков; и
приема информации о компонентах магнитного поля, измеренных первой системой датчиков и второй системой датчиков, и в зависимости от нее вычисление параметров из полученной информации, которые не зависят от вращения первой системы датчиков или второй системы датчиков относительно любой ее оси.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что параметры включают первую величину магнитного поля, представленную компонентами магнитного поля, измеренными первой системой датчиков, и вторую величину магнитного поля, представленную компонентами магнитного поля, измеренными второй системой датчиков.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что вычисление параметров включает оценку функции преобразования на нескольких частотах для преобразования компонент магнитного поля, измеренных второй системой датчиков, в компоненты магнитного поля, измеренные первой системой датчиков, причем эти параметры вычисляются по функциям преобразования.
s
s
s
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что оценка функции преобразования на каждой частоте включает определение элементов 3Х2 или 3Х3 матрицы Т так, что элемент в i-ной строке и j-ной колонке матрицы Т является оценкой функции преобразования j-ной компоненты магнитного поля, измеренной второй системой датчиков, в i-ную компоненту магнитного поля, измеренную первой системой датчиков, и вычисление параметров включает вычисление разложения по сингулярным значениям U Т V* матрицы Т, причем U и V являются унитарными матрицами, и Т является диагональной матрицей с реальными элементами с сингулярными значениями, являющимися диагональными элементами диагональной матрицы Т, и причем параметрами являются одно или оба из двух наибольших сингулярных значений и произведения этих двух наибольших сингулярных значений.
Р
Р
0
0
Р
Р
0
0
0
Р
0
Р
р
s
р
Р
Р
Р
*
*
21. Способ по п.20, включающий разложение унитарных матриц U и V в диагональные унитарные матрицы U и V и унитарные матрицы U и V; где U и V выбирают, чтобы минимизировать фазу элементов U и V; так что разложение по сингулярным значениям может быть представлено как Т=UTV , где Т=UTV ; и выявление диагональных элементов Т, причем параметры, кроме того, включают аргументы (фазовые углы) двух наибольших диагональных элементов Т или аргумент (фазовый угол) произведения двух наибольших диагональных элементов Т, или и то, и другое.
1
2
i
22. Способ по п.19, отличающийся тем, что оценка функции преобразования на каждой частоте включает определение элементов 3Х2 или 3Х3 матрицы Т так, что элемент в i-ной строке и j-ной колонке матрицы Т является оценкой функции преобразования j-ной компоненты магнитного поля, измеренной второй системой датчиков, в i-ную компоненту магнитного поля, измеренную первой системой датчиков, и вычисление параметров включает вычисление произведения К=T×T, где T является i-ным вектором-столбцом матрицы Т; и эти параметры являются реальной и мнимой частями сложного числа К'=К×Re(K)/|Re(K)|.
23. Способ по любому одному из пп.17-22, включающий буксировку первой системы датчиков летательным аппаратом над областью разведки при поддержании второй системы датчиков в стационарном месте для измерения с использованием первой системы датчиков и измерения с использованием второй системы датчиков.