發(fā)布時(shí)間：2021-11-28 13:21

　　針對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（empirical mode decomposition,EMD）降噪過程中不能直接確定分界本征模態(tài)函數(shù)（intrinsic mode function,IMF）的K值,以及當(dāng)高頻噪聲IMF分量個(gè)數(shù)少于低頻IMF分量個(gè)數(shù)時(shí),利用低頻信號(hào)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)降噪的計(jì)算量較大等問題,提出一種新的EMD降噪方法。采用平均周期與能量密度乘積指標(biāo)的方法來自動(dòng)確定分界IMF的K值,將高頻噪聲IMF分量進(jìn)行重構(gòu),然后用原始信號(hào)減去重構(gòu)噪聲,從而達(dá)到降噪的目的。利用模擬數(shù)據(jù)和BJFS站的實(shí)測(cè)GPS高程時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠直接確定分界IMF的K值,降低計(jì)算量,在GPS高程時(shí)間序列降噪中較傳統(tǒng)EMD方法更可靠。 

【文章來源】：大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2020,40(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

構(gòu)成模擬信號(hào)的各分量信號(hào)波形

圖1 構(gòu)成模擬信號(hào)的各分量信號(hào)波形利用相關(guān)系數(shù)準(zhǔn)則確定模擬信號(hào)的噪聲與信號(hào)的分界IMF,計(jì)算的各IMF分量與模擬加噪數(shù)據(jù)序列之間的相關(guān)系數(shù)如圖3所示。由圖3可知,第4個(gè)IMF分量第1次取得局部極小值,所以將前4個(gè)分量視為高頻噪聲,從原始加噪數(shù)據(jù)序列中剔除高頻噪聲,獲得降噪后的純凈數(shù)據(jù)序列。

利用相關(guān)系數(shù)準(zhǔn)則確定模擬信號(hào)的噪聲與信號(hào)的分界IMF,計(jì)算的各IMF分量與模擬加噪數(shù)據(jù)序列之間的相關(guān)系數(shù)如圖3所示。由圖3可知,第4個(gè)IMF分量第1次取得局部極小值,所以將前4個(gè)分量視為高頻噪聲,從原始加噪數(shù)據(jù)序列中剔除高頻噪聲,獲得降噪后的純凈數(shù)據(jù)序列。采用平均周期與能量密度的乘積指標(biāo)(ETk)確定分界IMF,所得到的平均周期與能量密度以及ETk如表1所示。由表1可知,IMF1～I(xiàn)MF3 3個(gè)分量平均周期與能量密度的乘積指標(biāo)的均值為5.817,而IMF4的指標(biāo)為19.159,明顯大于均值的2倍,將前3個(gè)分量視為高頻噪聲分量。本文方法確定分界IMF的K值時(shí),所計(jì)算的R值分別為0.600,0.728,3.293,此時(shí)的K值為4,即前3個(gè)IMF分量為高頻噪聲,剩余的分量為低頻真實(shí)信號(hào)。本文給出部分IMF分量的波形圖及其對(duì)應(yīng)的頻譜,如圖4所示。圖5(a)為利用本文方法所得的重構(gòu)去噪信號(hào)與原始不加噪的模擬信號(hào)對(duì)比圖,圖5(b)為重構(gòu)噪聲與真實(shí)噪聲的對(duì)比圖。從圖5(a)中可看出,本文方法去噪后信號(hào)波形圖與真實(shí)未加噪信號(hào)波形圖擬合效果較好,圖5(b)中重構(gòu)噪聲與真實(shí)模擬噪聲圖基本吻合,驗(yàn)證了本文方法用于降噪的可靠性。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3524501